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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-01-26
(54)【発明の名称】複合材料を成形する方法および装置
(51)【国際特許分類】
B29C 70/44 20060101AFI20240119BHJP
B29C 43/12 20060101ALI20240119BHJP
【ＦＩ】
B29C70/44
B29C43/12
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023535822
(86)(22)【出願日】2022-01-10
(85)【翻訳文提出日】2023-08-02
(86)【国際出願番号】 FR2022050050
(87)【国際公開番号】W WO2022152999
(87)【国際公開日】2022-07-21
(31)【優先権主張番号】2100363
(32)【優先日】2021-01-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515306965
【氏名又は名称】ヘクセル ランフォルセマン
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ペリヤ － コロン、パスカル
(72)【発明者】
【氏名】ドゥカーレ、ジャック
(72)【発明者】
【氏名】ジマー、トマス
(72)【発明者】
【氏名】ポーティア、ジャン
【テーマコード（参考）】
4F204
4F205
【Ｆターム（参考）】
4F204AC03
4F204AD16
4F204AG28
4F204AJ03
4F204AM28
4F204AR07
4F204FA01
4F204FA13
4F204FB01
4F204FG09
4F204FN11
4F204FN15
4F204FQ37
4F205AC03
4F205AD16
4F205AG28
4F205AJ03
4F205AM28
4F205AR07
4F205HA09
4F205HA23
4F205HA37
4F205HA45
4F205HB01
4F205HK03
4F205HK04
4F205HM13
(57)【要約】
本発明は、特にプラスチックポリマー材料によって、互いに結合された強化繊維を含むプレートの形状を有する複合材料（Ｉ）を予備成形する方法に関するものである。特に、このような方法は、少なくとも以下のステップ：第２のチャンバ（４）の圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第２のチャンバ（４）にガス（ＩＩＩ）を導入し、こうして接触ゾーン（５）で複合材料（Ｉ）と２つの膜（１および２）との間の位置決めおよび接触の両方を維持しながら、上側膜（２）を下側膜（１）から距離を置いて局所的に維持するステップと、第１のチャンバ（３）に含まれるガス（ＩＩＩ）を吸い取り、金型（２０）の底部（２１）に存在する成形面（２２）全体にわたって下部膜（１）を押し付けるようにするステップとを含む、中間成形段階（ｂ）を含む。本発明はまた、そのような方法を実施するのに適した装置に関するものでもある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複合材料（Ｉ）をプレートの形態で予備成形する方法であって、前記複合材料（Ｉ）は、特にプラスチックポリマー材料によって、相互に結合された強化繊維を含み、前記方法は、以下の連続の段階を含む、すなわち、（ａ）複合材料（Ｉ）を成形装置内に配置する段階であって、
（ａ１）金型（２０）を提供するステップであって、前記金型（２０）の非平面底部が、予備成形される前記複合材料（Ｉ）に与えられる形状に対応する成形面（２２）を形成している、提供するステップと、
（ａ２）前記金型の前記底部（２１）の上方に、予備成形される前記複合材料（Ｉ）が堆積される下側隔膜（１）と呼ばれる第１の隔膜と、前記複合材料（Ｉ）の上方に延在する上側隔膜（２）と呼ばれる第２の隔膜とを位置決めするステップであって、前記２つの隔膜（１および２）は、弾性変形可能であり、ガス（ＩＩＩ）に対して不透過性であり、前記複合材料（Ｉ）が、前記成形面（２２）の上方に配置される、位置決めするステップと、
（ａ３）前記２つの隔膜（１および２）を前記金型（２０）と共に位置決めして、
前記金型（２０）と前記下側隔膜（１）との間の、第１の可変体積（Ｖ１）を画定する第１の密閉チャンバ（３）と、
前記２つの隔膜（１および２）の間の、隔膜間体積と呼ばれる第２の可変体積（Ｖ２）を画定する第２の密閉チャンバ（４）であって、前記第２の密閉チャンバ（４）は、前記複合材料（Ｉ）を前記隔膜間体積（Ｖ２）内に収容する、前記第２の密閉チャンバ（４）と
を形成するステップと、
（ａ４）前記第２の密閉チャンバ（４）から前記ガス（ＩＩＩ）を排出し、それによって前記隔膜間体積（Ｖ２）を減少させ、両方の隔膜（１および２）を前記複合材料（Ｉ）と接触させる、ステップと、
（ａ５）少なくとも１つの接触ゾーン（５）における前記成形面（２２）上で、前記下側隔膜（１）の局所的な位置合わせを実行するステップであって、前記複合材料および前記２つの隔膜も、前記接触ゾーン（５）で接触する、実行するステップと
を含み、
前記配置する段階（ａ）は、得られた前記成形装置内に前記複合材料（Ｉ）を配置させ、前記成形装置自体は、大気圧に等しくすることができる外部圧力Ｐｅｘｔ下に配置され、前記成形装置内での前記複合材料の配置は、少なくとも１つの接触ゾーンにおいて、前記成形面上で前記下側隔膜が局所的に位置合わせされた状態で、両方が前記複合材料に接触している前記２つの隔膜によって前記複合材料が保持されていることに対応する、前記配置する段階と、
（ｂ）中間成形段階であって、
前記第２のチャンバ（４）の圧力Ｐ２を前記外部圧力Ｐｅｘｔ、特に前記外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧よりも低く維持しながら、前記第２のチャンバ（４）にガス（ＩＩＩ）を導入し、それによって前記接触ゾーン（５）で前記複合材料（Ｉ）と前記２つの隔膜（１および２）との間の前記位置合わせおよび前記接触の両方を維持しながら、前記上側隔膜（２）を前記下側隔膜（１）および前記複合材料（Ｉ）から距離を置いて局所的に維持する、ステップと、
前記第１のチャンバ（３）に含まれるガス（ＩＩＩ）を排出して、前記金型（２０）の底部（２１）に存在する前記成形面（２２）の全体にわたって前記下側隔膜（１）を押し付けるようにする、ステップと
を少なくとも含む、前記中間成形段階と、
（ｃ）予備成形された複合材料（ＩＩ）の所望の最終形状をもたらす最終成形・圧縮段階であって、前記最終成形・圧縮段階の間、加熱を行い、前記第２のチャンバ（４）に含まれるガス（ＩＩＩ）を除去して、前記複合材料（Ｉ）と前記上側隔膜（２）との両方を前記下側隔膜（１）に押し付け、前記下側隔膜（１）自体は、前記金型（２１）の底部、特に、成形面（２２）に押し付けられ、前記第２のチャンバ（４）の前記圧力Ｐ２を低下させて、確実に圧縮を行う、前記最終成形・圧縮段階と、
（ｄ）前記予備成形された複合材料（ＩＩ）の冷却段階および型抜き段階と、
を含む、方法。
【請求項2】
前記方法の全体を通して、少なくとも接触ゾーン（５）において、隔膜／複合材料アセンブリが前記成形面（２２）上に載った状態で、前記２つの隔膜（１および２）と強化材料（Ｉ）との接触が維持されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
ステップ（ａ５）が、ステップ（ａ４）の後に、ガス（ＩＩＩ）を前記第１のチャンバ（３）内に排気することによって実行され、その結果、その体積（Ｖ１）が減少して、前記下側隔膜（１）と前記成形面（２２）との間に予備接触を確立する一方、前記第２のチャンバ（４）の前記体積（Ｖ２）は、一定に保たれることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項4】
前記中間成形段階を通じて、ガス（ＩＩＩ）の前記導入および前記排出は、前記圧力Ｐ１が前記圧力Ｐ２よりも低いままであり、前記圧力Ｐ２がそれ自体は外部圧力Ｐｅｘｔよりも低く、特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧よりも低くなるように、前記第１のチャンバ（３）内の前記圧力Ｐ１および前記第２のチャンバ（４）内の前記圧力Ｐ２が制御および／または変更されるように実行されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記プラスチックポリマー材料を軟化させるために、前記中間成形段階（ｂ）の全体を通じて、前記複合材料（Ｉ）を加熱することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記プラスチックポリマー材料を軟化させるために、前記中間成形段階の全体を通じて複合材料（Ｉ）を加熱する温度上昇ステップを含み、前記温度上昇ステップ中に、前記第１のチャンバ（３）および前記第２のチャンバ（４）の前記体積（Ｖ１およびＶ２）は、それらの増加を防止するように制御されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記中間成形段階（ｂ）は、前記第２のチャンバ（４）にガス（ＩＩＩ）を導入し、前記第２のチャンバ（４）の圧力（Ｐ２）を前記外部圧力Ｐｅｘｔ、特に前記外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧よりも低く維持しながら、前記第１のチャンバ（３）に含まれる前記ガス（ＩＩＩ）を排出して、前記金型（２０）の前記底部（２１）に存在する前記成形面（２２）の全体にわたって前記下側隔膜（１）を押し付けるようにし、それによって前記隔膜間体積（Ｖ２）を増加させ、前記接触ゾーン（５）で前記複合材料（Ｉ）と前記２つの隔膜（１および２）との間の前記位置合わせおよび前記接触の両方を維持しながら、前記上側隔膜（２）を前記下側隔膜（１）から距離を置いて局所的に維持することによって実行されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記第１のチャンバ（３）の前記体積（Ｖ１）の減少は、前記第２のチャンバ（４）の前記体積（Ｖ２）の増加と略等しいことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記中間成形段階（ｂ）は、以下の連続ステップを含む、すなわち、（ｂ１）前記第２のチャンバ（４）にガス（ＩＩＩ）を導入し、前記第２のチャンバ（４）の圧力Ｐ２を前記外部圧力Ｐｅｘｔ、特に前記外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧よりも低く維持しながら、前記第１のチャンバ（３）に含まれる前記ガス（ＩＩＩ）を排出して、前記体積（Ｖ１）を減少させ、前記下側隔膜（１）を中間位置まで下降させるようにし、それによって前記隔膜間体積（Ｖ２）を増加させ、前記接触ゾーン（５）で前記複合材料（Ｉ）と前記２つの隔膜（１および２）との間の前記位置合わせおよび前記接触の両方を維持しながら、前記上側隔膜（２）を前記下側隔膜（１）から距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ２）前記隔膜間体積（Ｖ２）を一定に維持しながら、前記第１のチャンバ（３）に含まれるガス（ＩＩＩ）を排出して、前記金型（２０）の前記底部（２１）に存在する前記成形面（２２）の全体にわたって前記下側隔膜（１）を押し付けるようにするステップと
を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
ステップ（ｂ１）において、前記第１のチャンバ（３）の前記体積（Ｖ１）の減少が、前記第２のチャンバ（４）の前記体積（Ｖ２）の増加と略等しいことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記中間成形ステップ（ｂ）は、以下の連続ステップを含む、すなわち、（ｂ’１）前記第２のチャンバ（４）にガス（ＩＩＩ）を導入し、前記第２のチャンバ（４）の圧力Ｐ２を前記外部圧力Ｐｅｘｔ、特に前記外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧よりも低く維持しながら、前記第１のチャンバ（３）に含まれる前記ガス（ＩＩＩ）を排出して、その体積（Ｖ１）を減少させ、前記下側隔膜（１）を中間位置まで下降させるようにし、それによって前記隔膜間体積（Ｖ２）を増加させ、前記接触ゾーン（５）で前記複合材料（Ｉ）と前記２つの隔膜（１および２）との間の前記位置合わせおよび前記接触の両方を維持しながら、前記上側隔膜（２）を前記下側隔膜（１）から距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ’２）前記第２のチャンバ（４）から前記ガス（ＩＩＩ）を排出し、それによって前記隔膜間体積（Ｖ２）を減少させ、前記上側隔膜（２）を下降させ、両方の隔膜（１および２）を前記複合材料（Ｉ）と接触して配置させるようにするステップと、
（ｂ’３）前記第２のチャンバ（４）にガス（ＩＩＩ）を導入し、前記第２のチャンバ（４）の圧力（Ｐ２）を前記外部圧力Ｐｅｘｔ、特に前記外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧よりも低く維持しながら、前記第１のチャンバ（３）に含まれる前記ガス（ＩＩＩ）を排出して、前記金型（２０）の前記底部（２１）に存在する前記成形面（２２）の全体にわたって前記下側隔膜（１）を押し付けるようにし、それによって前記隔膜間体積（Ｖ２）を増加させ、前記接触ゾーン（５）で前記複合材料（Ｉ）と前記２つの隔膜（１および２）との間の前記位置合わせおよび前記接触の両方を維持しながら、前記上側隔膜（２）を前記下側隔膜（１）から距離を置いて局所的に維持するステップと
を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
ステップ（ｂ’１）および／またはステップ（ｂ’３）において、前記第１のチャンバ（３）の前記体積（Ｖ１）の減少は、前記第２のチャンバ（４）の前記体積（Ｖ２）の増加と略等しいことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記下側隔膜（１）および前記上側隔膜（２）を徐々に下降させるために、ステップ（ｂ’１）～（ｂ’２）を、特に１～１０回繰り返すことを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項14】
ステップ（ａ２）および（ａ３）において、両方の隔膜（１および２）は、水平に配置されることを特徴とする、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記冷却段階中に、前記金型（２０）との摩擦を低減させるために、前記第１のチャンバ（３）内の圧力を増加させることを特徴とする、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
前記プラスチックポリマー材料は、複合材料（Ｉ）の総重量の最大１０％、好ましくは複合材料（Ｉ）の総重量の０．５％～１０％、好ましくは複合材料（Ｉ）の総重量の２％～６％を構成することを特徴とする、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記プラスチックポリマー材料は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、熱可塑性部分と熱硬化性または熱架橋部分とを含むポリマー、およびそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
前記複合材料（Ｉ）は、特に織物および強化繊維の一方向シートから選択される繊維強化層の積層体を含むことを特徴とする、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
前記強化繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、またはセラミックス繊維であり、炭素繊維が特に好ましいことを特徴とする、請求項１～１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項20】
複合材料（Ｉ）をプレートの形態に予備成形するための装置であって、複合材料（Ｉ）を予備成形するための成形面（２２）を画定する非平面底部（２１）を有する金型（２０）と、
下側隔膜（１）と呼ばれる第１の隔膜と、上側隔膜（２）と呼ばれる第２の隔膜であって、前記２つの隔膜（１および２）は、弾性変形可能であり、ガス（ＩＩＩ）に対して不透過性であり、上下に配置され、前記金型の前記底部（２１）の上方に延在する、前記第１の隔膜および第２の隔膜と、
前記２つの隔膜（１および２）および前記金型（２０）と共に、
前記金型（２０）と前記下側隔膜（１）との間の第１の密閉チャンバ（３）であって、第１の可変体積（Ｖ１）を画定する、第１の密閉チャンバ（３）と、
前記２つの隔膜（１および２）の間の第２の密閉チャンバ（４）であって、前記第２のチャンバ（４）は、隔膜間体積と呼ばれる第２の可変体積（Ｖ２）を画定し、予備成形される前記複合材料（Ｉ）を受け入れることを目的とした、第２の密閉チャンバ（４）と
を形成することを可能にする位置決め装置（９）であって、
前記第１および第２のチャンバ（３および４）はそれぞれ、出口弁（３０および３２）を備えており、前記チャンバ内に含まれるガス状媒体の出口を提供することを可能にし、前記出口弁（３０および３２）はそれぞれ、ガス状媒体流量・圧力調整器を備えた回路に接続され、関連するチャンバから前記ガス状媒体を排出することを可能にする、前記位置決め装置（９）と
を備える、前記装置において、
前記第２のチャンバ（４）は、入口弁（３１）を備え、前記第２のチャンバ（４）へのガス状媒体の導入を可能にし、前記入口弁（３１）は、ガス状媒体流量・圧力調整器を備えた回路に接続され、第２のチャンバ（４）へのガス状媒体の導入を可能にすることを特徴とする、装置。
【請求項21】
前記第１のチャンバ（３）は、入口弁（３３）を備え、前記第１のチャンバ（３）へのガス状媒体の流入を可能にし、前記入口弁（３３）は、ガス状媒体流量・圧力調整器を備えた回路に接続され、前記第１のチャンバ（３）へのガス状媒体の導入を可能にすることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項22】
前記第１のチャンバ（３）から前記第２のチャンバへガス（ＩＩＩ）を循環させるための外部回路（３４）を備えることを特徴とする、請求項２０または２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複合材料を成形する方法およびその方法に適した装置の分野に関するものである。
【背景技術】
【0002】
複合材料は、一連の強化繊維（特に、カーボンまたはアラミド）と、強化繊維同士の結合を少なくとも部分的に提供するポリマー材料と組み合わせて構成されている。複合材料は多くの場合、特に、航空、自動車、スポーツ、またはエネルギー分野で、多かれ少なかれ複雑な形状の複合部品の製造を目的としている。複合部品または複合物品の製造は、いわゆる「間接」プロセスと、いわゆる「直接」または「ＬＣＭ」（液体複合成形）プロセスの２種類のプロセスによって実行され得る。
【0003】
間接プロセスでは、圧縮成形ステップによって所望の複合部品を製造するように成形された、ポリマー樹脂が予め含浸された複合材料として知られる複合材料が使用される。繊維状プリプレグ材料には、最終複合部品に対して所望の量の樹脂が含まれる。
【0004】
直接プロセスは、１つまたは複数の繊維状強化材が「ドライ」状態（つまり、最終マトリックスなし）で処理され、マトリックスとして使用される樹脂が、フォーム上に連続的に付けられる繊維状強化材の個別の層の各々の上に、例えば、繊維状強化材を含む金型への射出（「ＲＴＭ」（樹脂トランスファー成形）プロセス）によって、繊維状強化材の厚さ全体への注入（「ＬＲＩ」（液体樹脂注入）プロセスまたは「ＲＦＩ」（樹脂フィルム注入）プロセス）によって、またはローラーまたはブラシによる手動コーティング／含浸によって、別々に処理されるという事実によって定義される。
【0005】
ＲＴＭ、ＬＲＩ、またはＲＦＩプロセスでは、通常、所望の最終物品の形状のプリフォームを最初に製造する必要があり、次に、このプリフォーム（通常は層の積層体）に、マトリックスを構成することを目的として樹脂を含浸させる。樹脂は、圧力差と温度差を利用して射出または注入され、必要な樹脂の全量がプリフォームに含まれた後、アセンブリを高温に加熱して重合／架橋サイクルを完了させ、それによってそれを硬化させる。
【0006】
出発複合材料は、ドライであってもプリプレグであっても、平坦な表面を有し、プレートとしても知られる平坦な構造の形態で提供され、最終複合材部品の所望の形状に成形される必要がある。多くの場合、成形された複合材料は、プリフォームとしても知られる単一のプレートを形成するために事前に組み合わせられたいくつかの材料の層の積層体で構成される。従来技術における成形プロセスは、主に２つのタイプに分かれ、
図１に示されるように、金型を閉じる隔膜と組み合わせて、底部に非平面の成形面を備えたオープンモールドを使用し、単一隔膜プロセスとも呼ばれるプロセスと、
図２に示されるように、成形される複合材料が間に配置された２つの隔膜と組み合わせてオープンモールドを使用し、二重隔膜プロセスとも呼ばれるプロセスである。
図１に示されるように、金型を閉じる隔膜と組み合わせて、底部に非平面の成形面を備えたオープンモールドを使用し、単一隔膜プロセスとも呼ばれるプロセスと、
図２に示されるように、成形される複合材料が間に配置された２つの隔膜と組み合わせてオープンモールドを使用し、二重隔膜プロセスとも呼ばれるプロセスである。
【0007】
単一隔膜プロセスは、凸状の単一曲面部品の成形に適している。これらのプロセスは、多くの変形（特に、曲げおよび層間の滑り）の可能性を可能にする。しかしながら、それらの主な欠点の１つは、図１に示されるように、プロセスの最初のステップで形状を与えることを目的とした凸形状の上に単に配置される、予備成形される平らな複合材料の不均衡に関連している。さらに、この複合材料上の隔膜の位置合わせも、金型の形状における底部での隔膜の位置決めに影響を与える可能性がある。したがって、出発材料の位置決め、およびその結果としてのその変形が制御されず、結果として得られるプリフォームの機械的性能が低下する。さらに、そのようなプロセスでは、成形プロセス中に成形される材料の残りを制御することができず、二重曲率を有する形状を得ることは困難である。最後に、単一隔膜プロセスでは、所与の開始複合材料および形状に対して、プロセスの最適化の潜在的な源となり得る、プロセス中に調整できるパラメータがない。
【0008】
位置決めの問題を克服するために、いわゆる二重隔膜プロセスが開発された。減圧下で２つの隔膜を使用するこのような成形プロセスには、成形プロセス全体を通じて複合材料が確実に保持され、正確に位置決めされるという利点がある。また、横方向応力下での平面せん断変形によって複合材料を二重曲率形状に成形する可能性も提供する。
【0009】
この目的を達成するために、複合材料を２つの隔膜の間に配置し、２つの隔膜間に減圧をかけて、複合材料が成形前に所定の位置に確実に保持されるようにする。二重隔膜プロセスは、
・図２に示されるように、平面材料が下側隔膜１上に配置された後、単一隔膜プロセスのように重力変位の影響を受けないため、層の位置 の制御と、
・自動化を実現する能力の向上と、
・特許文献１で提案されているように、２つの隔膜間に加えられる圧力を変化させることでプロセスを調整する可能性と、
・特に非対称構成の場合に、単一隔膜プロセスよりも複雑な形状の材料の成形に使用できる可能性と、
を提供する。実際、曲げ変形が常に支配的であるが、変形モードは、層内および層間の滑り、ならびに平面せん断にまで及び、二重曲率形状を得ることが可能になる。
・図２に示されるように、平面材料が下側隔膜１上に配置された後、単一隔膜プロセスのように重力変位の影響を受けないため、層の位置 の制御と、
・自動化を実現する能力の向上と、
・特許文献１で提案されているように、２つの隔膜間に加えられる圧力を変化させることでプロセスを調整する可能性と、
・特に非対称構成の場合に、単一隔膜プロセスよりも複雑な形状の材料の成形に使用できる可能性と、
を提供する。実際、曲げ変形が常に支配的であるが、変形モードは、層内および層間の滑り、ならびに平面せん断にまで及び、二重曲率形状を得ることが可能になる。
【0010】
しかしながら、横方向の応力によって層間の滑りが制限され、単純な曲率の場合でも、結果として得られる成形材料に欠陥（例えば、しわ）が誘発される可能性があることが分かっている。実際、２つの隔膜間に真空に近い圧力を加えると、複合材料の圧縮が増加し、繊維の滑り能力が低下し、複合材料がいくつかの層の積層体の形態である場合には、層間の滑り能力が低下するため、成形中にしわが発生する。この現象を低減させるために、特許文献１は、プロセスの第１段階中に隔膜間空間に加えられる圧力を変化させ、最終成形・圧縮ステップ中に圧力を１０ｍｂａｒ未満の値に下げる前に、より高い値（例では、５００ｍｂａｒ）に維持することを提案した。しかしながら、このような調整によって欠陥が完全に除去されるわけではないが、減少は見られる。材料、厚さ、および所望の形状によっては、欠陥が残る場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】米国特許第９，２５９，８５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
これに関連して、本発明は、従来技術で遭遇する成形上の問題を解決することを可能にする新しい成形プロセスおよび装置を提案する。発明者らは、より高い柔軟性を提供し、それによって単一隔膜プロセスと二重隔膜プロセスの両方の利点を享受できると同時に、それらの欠点を補うことを可能にするプロセスおよび装置を開発した。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、特にプラスチックポリマー材料によって、共に結合された強化繊維を含むプレートの形態の複合材料を予備成形する方法であって、予備成形される複合材料が、成形面を有する金型と下側隔膜との間に形成された第１の密閉チャンバを備えた成形装置内に配置され、前記第１のチャンバは、第１のモジュール体積Ｖ１を画定し、第２の密閉チャンバは、第１の隔膜と第１の隔膜の上方に配置された第２の隔膜との間に形成され、前記第２のチャンバは、隔膜間体積と呼ばれる第２のモジュール体積Ｖ２を画定し、複合材料はこの隔膜間体積Ｖ２内に収容される、方法に関するものである。本発明に係る方法は、中間成形段階（ｂ）を含み、この中間成形段階（ｂ）では、ガスが第２のチャンバに導入され、それによって上側隔膜が下側隔膜から局所的に距離を置いて維持される一方、第２のチャンバの圧力Ｐ２を成形装置の外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持し、下側隔膜を成形面に当接して配置する。
【0014】
本発明の目的は、複合材料をプレートの形態で予備成形する方法であって、前記複合材料は、特にプラスチックポリマー材料によって、互いに結合された強化繊維を含み、前記方法は、以下の連続段階：
（ａ）複合材料を成形装置内に配置する段階であって、以下のステップ：
（ａ１）予備成形される複合材料に与えられる形状に対応する成形面を画定する非平面底部を備えた金型を提供するステップと、
（ａ２）金型の底部の上方に、予備成形される複合材料が堆積される下側隔膜と呼ばれる第１の隔膜と、複合材料の上方に延在する上側隔膜と呼ばれる第２の隔膜とを配置するステップであって、前記２つの隔膜は、弾性変形可能であり、ガスに対して不透過性であり、前記複合材料は、成形面の上方に配置される、ステップと、
（ａ３）２つの隔膜を金型と共に位置決めして、
金型と下側隔膜との間の第１の密閉チャンバであって、第１のモジュール体積Ｖ１を画定する、第１の密閉チャンバと、
２つの隔膜の間の第２の密閉チャンバであって、前記第２のチャンバは、隔膜間体積と呼ばれる第２のモジュール体積Ｖ２を画定し、複合材料は、隔膜間体積Ｖ２内に収容される、第２の密閉チャンバと、
を形成するようにする、ステップと、
（ａ４）第２の密閉チャンバからガスを排出し、それによって隔膜間体積Ｖ２を減少させ、両方の隔膜が複合材料と接触するようにする、ステップと、
（ａ５）少なくとも１つの接触ゾーンにおける成形面に下側隔膜を局所的に取り付けるステップであって、複合材料および２つの隔膜も、前記接触ゾーンで接触する、ステップと、
を含み、
配置する段階は、こうして得られた成形装置内に複合材料の配置をもたらし、前記成形装置自体は、大気圧に等しくすることができる外部圧力Ｐｅｘｔ下に配置され、成形装置内での複合材料の配置は、少なくとも１つの接触ゾーンにおいて、成形面上で下側隔膜が局所的に位置合わせされた状態で、両方が複合材料に接触している２つの隔膜によって複合材料が保持されていることに対応する、段階と、
（ｂ）中間成形段階であって、少なくとも以下のステップ：
第２のチャンバの圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第２のチャンバにガスを導入し、それによって接触ゾーンで複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜を下側隔膜から距離を置いて局所的に維持する、ステップと、
第１のチャンバからガスを排出して、金型（２０）の底部（２１）の成形面（２２）全体にわたって下側隔膜（１）を押し付けるようにする、ステップと、
を含む、中間成形段階と、
（ｃ）予備成形された複合材料の所望の最終形状をもたらす最終成形・圧縮段階であって、最終成形・圧縮段階の間、加熱が行われ、その間、第２のチャンバに含まれるガスを除去して、複合材料と上側隔膜の両方を下側隔膜に押し付けるようにし、下側隔膜自体は、金型の底部（特に、成形面）に押し付けられ、圧力Ｐ２を低下させて、確実に圧縮するようにする、最終成形・圧縮段階と、
（ｄ）予備成形された複合材料の冷却段階および型抜き段階と、
を含む、方法である。
（ａ）複合材料を成形装置内に配置する段階であって、以下のステップ：
（ａ１）予備成形される複合材料に与えられる形状に対応する成形面を画定する非平面底部を備えた金型を提供するステップと、
（ａ２）金型の底部の上方に、予備成形される複合材料が堆積される下側隔膜と呼ばれる第１の隔膜と、複合材料の上方に延在する上側隔膜と呼ばれる第２の隔膜とを配置するステップであって、前記２つの隔膜は、弾性変形可能であり、ガスに対して不透過性であり、前記複合材料は、成形面の上方に配置される、ステップと、
（ａ３）２つの隔膜を金型と共に位置決めして、
金型と下側隔膜との間の第１の密閉チャンバであって、第１のモジュール体積Ｖ１を画定する、第１の密閉チャンバと、
２つの隔膜の間の第２の密閉チャンバであって、前記第２のチャンバは、隔膜間体積と呼ばれる第２のモジュール体積Ｖ２を画定し、複合材料は、隔膜間体積Ｖ２内に収容される、第２の密閉チャンバと、
を形成するようにする、ステップと、
（ａ４）第２の密閉チャンバからガスを排出し、それによって隔膜間体積Ｖ２を減少させ、両方の隔膜が複合材料と接触するようにする、ステップと、
（ａ５）少なくとも１つの接触ゾーンにおける成形面に下側隔膜を局所的に取り付けるステップであって、複合材料および２つの隔膜も、前記接触ゾーンで接触する、ステップと、
を含み、
配置する段階は、こうして得られた成形装置内に複合材料の配置をもたらし、前記成形装置自体は、大気圧に等しくすることができる外部圧力Ｐｅｘｔ下に配置され、成形装置内での複合材料の配置は、少なくとも１つの接触ゾーンにおいて、成形面上で下側隔膜が局所的に位置合わせされた状態で、両方が複合材料に接触している２つの隔膜によって複合材料が保持されていることに対応する、段階と、
（ｂ）中間成形段階であって、少なくとも以下のステップ：
第２のチャンバの圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第２のチャンバにガスを導入し、それによって接触ゾーンで複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜を下側隔膜から距離を置いて局所的に維持する、ステップと、
第１のチャンバからガスを排出して、金型（２０）の底部（２１）の成形面（２２）全体にわたって下側隔膜（１）を押し付けるようにする、ステップと、
を含む、中間成形段階と、
（ｃ）予備成形された複合材料の所望の最終形状をもたらす最終成形・圧縮段階であって、最終成形・圧縮段階の間、加熱が行われ、その間、第２のチャンバに含まれるガスを除去して、複合材料と上側隔膜の両方を下側隔膜に押し付けるようにし、下側隔膜自体は、金型の底部（特に、成形面）に押し付けられ、圧力Ｐ２を低下させて、確実に圧縮するようにする、最終成形・圧縮段階と、
（ｄ）予備成形された複合材料の冷却段階および型抜き段階と、
を含む、方法である。
【0015】
したがって、本発明に係るプロセスは、減圧下で複合材料を成形するために２つの隔膜を使用するハイブリッドプロセスである。それは、まず、従来技術の単一および二重隔膜成形の２つのプロセスのハイブリッド化を可能にし、複合材料平面の配置および維持は、２つの隔膜の存在によって確保され、この制御はプロセス全体を通じて継続され、なぜなら、プロセス全体を通じて、２つの隔膜は、少なくとも接触ゾーンのレベルで複合材料と接触した状態に維持され、そこで隔膜／複合材料アセンブリが成形面上に支持されるからである。位置決め段階（ａ）の終わりに、複合材料は２つの隔膜間で圧縮された状態に保たれ、ステップ（ａ４）に続いて、第２の隔膜間チャンバは有利にはその最小体積にあり、下側隔膜は、特に成形面の最も高いゾーンに対応する少なくとも１つの接触ゾーン上で成形面に当接する。続いて、中間成形（ｂ）中に複合材料に加えられる機械的応力は、複合材料が配置される２つの隔膜間の第２のチャンバの体積を調整することによって変更され、それによって複合材料が成形中に受ける機械的応力が低減される。中間成形ステップ（ｂ）において、本発明は、２つの隔膜が複合材料に及ぼす圧力を低減し、それによってしわのリスク、特に、曲げ変形による制御されない層間の滑りから生じるしわのリスクを低減／排除することを提供する。本発明に係る方法は、中間成形ステップ（ｂ）（予備成形ステップとも呼ばれる）を提供し、その間に複合材料は、最適な（完璧な）品質を保証する動きの自由を取り戻す。しかしながら、その正しい位置決めは、上側隔膜と接触ゾーンの成形面上での支持によって加えられる圧力によって保証される。
【0016】
特に、中間成形段階（ｂ）では、ガス状媒体が第２のチャンバに導入され、前記第２のチャンバの体積が増加すると同時に、圧力Ｐ２が外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持される。したがって、上側隔膜は、下側隔膜から局所的に距離を置いて保持される一方、接触ゾーンでは、複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせと接触の両方が維持される。下側隔膜からその表面の一部にわたる上側隔膜のこの間隔は、中間成形段階（ｂ）中に第２のチャンバに添加されるガス状媒体の存在によって達成される。特に、上側隔膜は、（接触ゾーンでの複合材料と２つの膜との間の位置合わせと接触の両方を維持しながら）複合材料からも局所的に離間している。
【0017】
本発明によれば、成形面上の補強材の接近および位置決めが制御される。補強材は、第１の隔膜が下降する際の動きに追従し、ほぼ完全かつ迅速に成形面に押し付けられる。一方、圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、中間成形段階（ｂ）中に第２のチャンバの体積を増加させることにより、上側隔膜の下降は、補強材および下側隔膜に追従せず、その移動は、初期位置合わせに対応する接触ゾーンにおける多かれ少なかれ広い領域を除いて、下側隔膜との変位を有する。この中間成形段階（ｂ）中に２つの隔膜間に維持される空間により、材料内の繊維により多くの動きの自由を与え、応力が最小限に抑えられ、最終的に成形された材料に欠陥が存在することが回避される。しかしながら、複合材料上の上側隔膜の接触領域に維持される支持体自体が下側隔膜上に載り、それ自体が成形面上に載置されることにより、複合材料を固定すべき位置に配置することが可能となり、複合材料が成形面上で滑るのを防止し、正しい形状が得られることを保証する。
【0018】
また、本発明に係る方法は、その実施中に変更できるパラメータの数を増やし、こうして特に材料および所望の最終形状に従って成形を調整することを可能にする。それは、自動化にも理想的に適している。
【0019】
本発明に係る方法では、ステップ（ａ５）が、ステップ（ａ４）の後に、ガスを第１のチャンバ内に排気することによって実行され、その結果、第１のチャンバの体積Ｖ１が減少して、下側隔膜と成形面との間に予備接触を確立する一方、第２のチャンバの体積Ｖ２は、一定に保たれる。
【0020】
前述の実施形態と組み合わせることができる別の一実施形態によれば、中間成形段階（ｂ）を通じて、ガスの導入および排出は、圧力Ｐ１が圧力Ｐ２よりも低いままであり、圧力Ｐ２がそれ自体は外部圧力Ｐｅｘｔよりも低く、特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧よりも低くなるように、第１のチャンバ内の圧力Ｐ１および第２のチャンバ内の圧力Ｐ２が制御および／または変更されるように実行される。
【0021】
本発明によれば、中間成形段階（ｂ）全体を通じて、プラスチックポリマー材料を軟化させるために複合材料を加熱することができる。予備成形の補助として機能し得るこのような加熱の使用は、プラスチックポリマー材料の１つまたは複数の構成ポリマーの性質に従って当業者によって適合されるであろう。典型的には、４０℃～２５０℃の範囲、特に７０℃～２００℃の温度での加熱が提供され得る。しかしながら、本発明に係る方法は、複合材料中に存在するポリマープラスチック材料に応じて、いわゆる冷間予備成形（室温、約２５℃）を行うのにも完全に適合する。古典的には、従来技術のプロセスと同様に、成形および圧縮の最終段階は、複合材料中に存在するポリマープラスチックに応じて、特に４０～２５０℃の範囲、特に７０℃～２００℃の温度の高温で実行される。
【0022】
プロセスのどの段階でも加熱を行うと、温度の上昇により材料の機械的特性、ガス体積、および圧力が変化する。したがって、隔膜間体積および／または第１のチャンバの体積を変化させることによって、第１のチャンバの体積をこれらの変更に対してよりよく適合させることが可能である。
【0023】
特定の実施形態によれば、本発明に係る方法は、プラスチックポリマー材料を軟化させるために、中間成形段階全体にわたって、複合材料の加熱が確実に行われるように、温度上昇ステップを含み、所望の加熱温度をもたらす温度上昇ステップ中に、第１のチャンバおよび第２のチャンバの体積Ｖ１およびＶ２は、体積の増加を回避するように制御される。
【0024】
本発明に係る方法の第１の代替実施形態によれば、中間成形段階（ｂ）は、第２のチャンバにガスを導入し、第２のチャンバの圧力を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバに含まれるガスを吸引によって除去して、金型の底部に存在する成形面全体にわたって下側隔膜を押し付けるようにし、こうして隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーンで複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜と下側隔膜との間の距離を局所的に維持することによって実行される。有利には、第１のチャンバの体積Ｖ１の減少は、第２のチャンバの体積Ｖ２の増加と等しいか、または略等しい。本発明によれば、略等しいとは、プラスまたはマイナス５％、またはさらにプラスまたはマイナス２％に等しいことを意味する。
【0025】
本発明に係る方法の第２の代替実施形態によれば、中間成形段階（ｂ）は、以下の連続ステップ：
（ｂ１）第２のチャンバにガスを導入し、第２のチャンバの圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバに含まれるガスを排出して、体積Ｖ１を減少させ、下側隔膜を中間位置まで下降させるようにし、こうして隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーンで複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜（２）を下側隔膜から距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ２）隔膜間体積Ｖ２を一定に保持しながら、第１のチャンバからのガスを排出して、金型の底部の成形面全体に対して下側隔膜を押し付けるようにするステップと、
を含む。
（ｂ１）第２のチャンバにガスを導入し、第２のチャンバの圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバに含まれるガスを排出して、体積Ｖ１を減少させ、下側隔膜を中間位置まで下降させるようにし、こうして隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーンで複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜（２）を下側隔膜から距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ２）隔膜間体積Ｖ２を一定に保持しながら、第１のチャンバからのガスを排出して、金型の底部の成形面全体に対して下側隔膜を押し付けるようにするステップと、
を含む。
【0026】
特に、ステップ（ｂ２）は、成形される複合材料、第１の隔膜、および成形面上への第２の隔膜の遅延的ではあるが同時にメッキを行い、その後にステップ（ｃ）が続く。
【0027】
有利には、本発明に係る方法の第２の代替実施形態でも、ステップ（ｂ１）において、第１のチャンバの体積Ｖ１の減少は、第２のチャンバの体積Ｖ２の増加と等しいか、または略等しい。
【0028】
本発明に係る方法の第３の代替実施形態によれば、中間成形段階（ｂ）は、以下の連続ステップ：
（ｂ’１）第２のチャンバにガスを導入し、第２のチャンバの圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバに含まれるガスを排出して、第１の体積Ｖ１を減少させ、下側隔膜を中間位置まで下降させるようにし、それによって隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーンで複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜を下側隔膜から距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ’２）第２のチャンバからガスを排出し、それによって隔膜間体積Ｖ２を減少させ、上側隔膜を下降させ、両方の隔膜を複合材料と接触して配置させるようにするステップと、
（ｂ’３）第２のチャンバにガスを導入し、第２のチャンバの圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバに含まれるガスを排出して、金型の底部に存在する成形面全体にわたって下側隔膜を押し付けるようにし、こうして隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーンで複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜を下側隔膜から距離を置いて局所的に維持するステップと、
を含む。
（ｂ’１）第２のチャンバにガスを導入し、第２のチャンバの圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバに含まれるガスを排出して、第１の体積Ｖ１を減少させ、下側隔膜を中間位置まで下降させるようにし、それによって隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーンで複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜を下側隔膜から距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ’２）第２のチャンバからガスを排出し、それによって隔膜間体積Ｖ２を減少させ、上側隔膜を下降させ、両方の隔膜を複合材料と接触して配置させるようにするステップと、
（ｂ’３）第２のチャンバにガスを導入し、第２のチャンバの圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバに含まれるガスを排出して、金型の底部に存在する成形面全体にわたって下側隔膜を押し付けるようにし、こうして隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーンで複合材料と２つの隔膜との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜を下側隔膜から距離を置いて局所的に維持するステップと、
を含む。
【0029】
有利には、本発明に係る方法のこの第３の代替実施形態でも、ステップ（ｂ’１）および／またはステップ（ｂ’３）において、第１のチャンバの体積Ｖ１の減少は、第２のチャンバの体積Ｖ２の増加と等しいかまたは略等しい。
【0030】
本発明に係る方法を実行する第３の代替実施形態では、下側隔膜および上側隔膜を徐々に下降させるために、ステップ（ｂ’１）～（ｂ’２）を、特に例えば１～１０回繰り返すことができる。
【0031】
本発明に係る方法では、実施形態または代替実施形態に関係なく、一般的に、ステップ（ａ２）およびステップ（ａ３）において、２つの隔膜が水平に配置される。これにより、プロセスの開始時に、下側隔膜上に置かれたプレート状複合材料の位置決めのより良好な制御が可能になる。以下の説明から理解されるように、単にチャンバを形成すること、したがって一方では隔膜間と、他方では下側隔膜と金型との間のシールを得ることからなるステップ（ａ３）中、水平位置は維持される。
【0032】
本発明に係る方法では、実施形態または代替実施形態に関係なく、一般的に、ステップ（ａ２）の終わりに、２つの隔膜は平らであるか、または自重によって誘発されるそれらの曲げ変形（面外）を最小限に抑えるように引き伸ばされる。しかしながら、隔膜は、弾性変形、さらには塑性変形の能力を維持するために、あまりにも重要な平坦な伸び（すなわち、前記隔膜の平面内）を避けて伸ばされる。この目的のために、各々の隔膜は引き伸ばされるが、その面伸びは５％未満であることが好ましい。
【0033】
本発明に係る方法のすべての実施形態および代替実施形態と互換性のある一実施形態によれば、冷却段階中、特に金型との摩擦を低減するために、第１のチャンバ内の圧力を高めることができる。次に、第２のチャンバ内の圧力Ｐ２は、第１のチャンバ内の圧力Ｐ１よりも低くなり、第１のチャンバ内の圧力Ｐ１自体は、外部圧力Ｐｅｘｔ以下、特に、外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧（１．０１３ｂａｒ）に等しい場合には大気圧以下である。特に、外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合、冷却段階中に、８５０ｍｂａｒから大気圧（１．０１３ｂａｒ）までの範囲の圧力Ｐ１を第１のチャンバ内で得ることができる。この圧力の増加は、第１のチャンバにガスを追加することによって、特に空気を追加することによって達成することができる。しかしながら、両方の隔膜は、複合材料と成形面に押し付けられたままになるため、体積Ｖ１とＶ２は一定に保たれる。
【0034】
本発明に係る方法は、複合部品の直接製造プロセスを目的とした、いわゆるドライ複合材料の成形に適している。特に、プラスチックポリマー材料は、複合材料の総重量の最大１０％、好ましくはプレートの形態の複合材料の総重量の０．５～１０％、好ましくは複合材料の総重量の２％～６％に相当する。本発明に係る方法は、１０％を超えるより多くのプラスチック含有量を含むプリプレグ複合材料を成形するために使用することもできる。特に、この場合、プラスチックポリマー材料は、プレートの形態の複合材料の総重量の少なくとも２０％、プレートの形態の複合材料の総重量の最大６０％、好ましくはプレートの形態の複合材料の総重量の２０％～４０％を占めることができる。
【0035】
プレートの形態で存在する複合材料に関係なく、プラスチックポリマー材料は、特に、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、熱可塑性部分と熱硬化性または架橋部分とを含むポリマー、およびそれらの混合物から選択される。
【0036】
さらに、従来、複合材料は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、またはセラミックス繊維、または当業者に知られている他の強化繊維から形成され、炭素繊維およびガラス繊維が特に好ましい。
【0037】
特定の実施形態によれば、実施例に顕著に当てはまるように、プレートの形態の複合材料は、繊維強化層の積層体を含み、前記繊維強化層は、特に織物および強化繊維の一方向層から選択される。この繊維強化層の積層体は、ポリマープラスチック材料および／または縫製または編みタイプの他の手段によって得られる均一な特性を有する。
【0038】
本発明はまた、複合材料をプレートの形態に予備成形するための装置であって、
予備成形される複合材料用の成形面を画定する非平面底部を有する金型と、
下側隔膜と呼ばれる第１の隔膜と、上側隔膜と呼ばれる第２の隔膜であって、前記２つの隔膜は、弾性変形可能であり、ガスに対して不透過性であり、上下に配置され。金型の底部の上方に延在する、第１の隔膜および第２の隔膜と、
２つの隔膜および金型と共に、
金型と下側隔膜との間の第１の密閉チャンバであって、第１の可変体積Ｖ１を画定する、第１の密閉チャンバと、
２つの隔膜の間の第２の密閉チャンバであって、前記第２のチャンバは、隔膜間体積と呼ばれる第２の可変体積Ｖ２を画定し、予備成形される複合材料を受け入れることを目的とした、第２の密閉チャンバと、
を形成することを可能にする位置決め装置であって、
第１および第２のチャンバはそれぞれ、出口弁を備えており、前記チャンバ内に含まれるガス状媒体の出口を確保することを可能にし、前記出口弁はそれぞれ、ガス状媒体流量・圧力調整器を備えた回路に接続され、関連するチャンバからガス状媒体が排出されることを可能にする、位置決め装置と、
を備える、装置において、
第２のチャンバは、入口弁を備え、第２のチャンバへのガス状媒体の導入を確実にすることができ、前記入口弁は、ガス状媒体流量・圧力調整器を備えた回路に接続され、第２のチャンバへのガス状媒体の確実に導入することができる、装置に関するものである。
予備成形される複合材料用の成形面を画定する非平面底部を有する金型と、
下側隔膜と呼ばれる第１の隔膜と、上側隔膜と呼ばれる第２の隔膜であって、前記２つの隔膜は、弾性変形可能であり、ガスに対して不透過性であり、上下に配置され。金型の底部の上方に延在する、第１の隔膜および第２の隔膜と、
２つの隔膜および金型と共に、
金型と下側隔膜との間の第１の密閉チャンバであって、第１の可変体積Ｖ１を画定する、第１の密閉チャンバと、
２つの隔膜の間の第２の密閉チャンバであって、前記第２のチャンバは、隔膜間体積と呼ばれる第２の可変体積Ｖ２を画定し、予備成形される複合材料を受け入れることを目的とした、第２の密閉チャンバと、
を形成することを可能にする位置決め装置であって、
第１および第２のチャンバはそれぞれ、出口弁を備えており、前記チャンバ内に含まれるガス状媒体の出口を確保することを可能にし、前記出口弁はそれぞれ、ガス状媒体流量・圧力調整器を備えた回路に接続され、関連するチャンバからガス状媒体が排出されることを可能にする、位置決め装置と、
を備える、装置において、
第２のチャンバは、入口弁を備え、第２のチャンバへのガス状媒体の導入を確実にすることができ、前記入口弁は、ガス状媒体流量・圧力調整器を備えた回路に接続され、第２のチャンバへのガス状媒体の確実に導入することができる、装置に関するものである。
【0039】
好ましい一実施形態によれば、第１のチャンバは、入口弁を備え、第１のチャンバへのガス状媒体の流入を可能にし、前記入口弁は、ガス状媒体流量・圧力調整器を備えた回路に接続され、第１のチャンバへのガス状媒体の導入を可能にする。このような装置により、特に、第１のチャンバ内の圧力を増加させることができ、特に冷却段階中の金型との摩擦を低減することができる。
【0040】
従来技術で提案されている成形装置では、出口弁は、２つのチャンバのレベルにのみ存在し、隔膜間空間および下側隔膜と金型の間の空間から空気を除去する機能を有する。したがって、両方のチャンバ内の圧力と体積は、成形中にのみ低減できる。本発明によれば、入口弁が、第２のチャンバ（隔膜間チャンバ）のレベル、さらには第１のチャンバ（下側隔膜と金型との間に位置するチャンバ）のレベルに追加されており、それによって関連するチャンバ内の体積および／または圧力を増大させることが可能となり、それによってプロセスを調節し、成形の中間段階中、さらには冷却中に材料に課される応力を低減することができる。
【0041】
本発明に係る装置のいずれにおいても、入口弁および出口弁の一部または全部は、様々な弁またはタップに対応し得る。同じチャンバに取り付けられた入口弁および出口弁が、実際には、チャンバ／外部回路の方向に入口モードまたは出口モードで弁を調節するために空気圧システムに接続された入口および出口を備える単一の弁であり得ることも可能である。
【0042】
いくつかの実施形態では、装置が、第１のチャンバから第２のチャンバへガスを循環させるための外部回路を含むことが予測され得る。このような構成により、両方のチャンバの体積を同時に変更することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】単一隔膜を用いた成形プロセス（いわゆる単一隔膜プロセス）において従来技術で使用される装置の断面図である。
【図2】２つの重ね合わされた隔膜を用いた成形プロセス（二重隔膜プロセス）において従来技術で使用される装置の断面図である。
【図3A】本発明に係る成形プロセスの実施に適合した、本発明に係る装置の断面図である。
【図3B】第１のチャンバにはガス入口用の弁が備えられている、本発明に係る成形プロセスを実行するのに適した、本発明に係る別の装置の断面図である。
【図4】２つのチャンバを形成し、２つの隔膜を金型上に保持するための接続装置を示す、本発明に係る成形装置の斜視図である。
【図6】第１の代替実施形態に係る、本発明に係るプロセスの様々なステップの図である。
【図7】第２の代替実施形態に係る、本発明に係るプロセスの様々なステップの図である。
【図8】第３の代替実施形態に係る、本発明に係るプロセスの様々なステップの図である。
【図9】第１のチャンバから第２のチャンバへガスを循環させるための外部回路を備える、本発明に係る装置の断面図である。
【図10】実施例１ａ～３で使用した金型の成形領域に存在する突出部の斜視図である。
【図11】比較例１ｂで得られた予備成形材料を示し、欠陥を構成するしわの存在を示す。
【発明を実施するための形態】
【0044】
本発明の様々な実施形態を説明する前に、いくつかの概念および用語を定義する。
【0045】
プレートの形態で存在する複合材料は、強化繊維とプラスチックポリマー材料をベースにした単一材料で構成することも、そのような材料の積層体に相当することもできる。複合出発材料は、平面であり、一定の厚さを有することができるものの、その幅と長さがその厚さよりもはるかに大きいという事実を反映してプレートと呼ばれる。特に、プレートの形態の材料は、それぞれ出発複合材料の厚さの少なくとも１０倍、さらには少なくとも１０～１０００倍の幅および長さを有することができる。本発明の範囲内で、プレートの形態の複合出発材料は、特に０．２ｍｍ～５０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ～２０ｍｍの厚さを有する。
【0046】
従来技術において成形ステップに使用される任意の複合出発材料を本発明の範囲内で使用することができる。このような材料は、１つまたは複数の繊維強化層、特にガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、またはセラミックス繊維から選択される強化繊維の１つまたは複数の層を含み、カーボン繊維およびガラス繊維が特に好ましい。
【0047】
プレートの形態のこのような複合材料は、プラスチックポリマー材料によって共に結合された強化繊維のアセンブリによって、またはプラスチックポリマー材料を含む繊維強化層の積層体によって形成することができ、前記層は、プラスチックポリマー材料によって、および／または任意の他の適切な手段、特に縫製もしくは編み物によって、共に結合されている。
【0048】
特に、繊維状複合材料は、繊維強化層または繊維強化層の積層体を含み、特に以下から選択される：
・ポリマーバインダー、縫製、または編み物によって提供された構造的支持を有する一方向性シート；
・縫製または編み物によって結合された、一般的にノンクリンプファブリック（ＮＣＦ）と呼ばれる、多軸補強材を構成する、様々な配向性を有する重ね合わされた一方向層のアセンブリ；
・Ｃ．Ｄｕｆｏｕｒ、Ｆ．Ｂｏｕｓｓｕ、Ｐ．Ｗａｎｇ、Ｄ．Ｓｏｕｌａｔ、Ｘ．Ｌｅｇｒａｎｄ：“Ａｎａｌｙｓｅ ｄｕ ｃｏｍｐｏｒｔｅｍｅｎｔ ｄｅ ｒｅｎｆｏｒｔｓ ｔｉｓｓeｓ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ ｌｏｒｓ ｄｕ ｐｒｏｃeｄe ｄｅ ｐｒeｆｏｒｍａｇｅ［Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ ｗｏｖｅｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｅｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ］”ｉｎ ｔｈｅ ２１ｓｔ Ｃｏｎｇｒeｓ Ｆｒａｎcａｉｓ ｄｅ Ｍeｃａｎｉｑｕｅ［Ｆｒｅｎｃｈ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ］、２０１３、５－６頁に記載されるような、特にタフタ、綾織、またはサテン補強を有する、経糸として知られる交差する糸の間に緯糸として知られる糸が挿入された、織り交ぜられた糸またはストランドの構造を有する布地（または織物）、または織り交ぜられたタイプの布地（または織物）；
・絡み合いが挿入プロセスの結果ではない、織り交ぜられた糸またはロービングを有する構造を有する組紐。このような組紐は、特に、二軸、三軸、またはインターロックタイプとすることができる。特に、Ｂｏｒｉｓ Ｄｕｃｈａｍｐの論文（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｈｅｓｅｓ．ｆｒ／１９７１４６１１２） Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ a ｌ’eｌａｂｏｒａｔｉｏｎ ｄｅ ｐｒeｆｏｒｍｅｓ ｔｅｘｔｉｌｅｓ ｐｏｕｒ ｌｅ ｒｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｄｅ ｒeｓｅｒｖｏｉｒｓ ｓｏｕｐｌｅｓ［Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｘｔｉｌｅ ｐｒｅｆｏｒｍｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃａｖｉｔｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｄａｍｉｅｎ Ｓｏｕｌａｔ ａｎｄ Ｘａｖｉｅｒ Ｌｅｇｒａｎｄ（Ｄａｍｉｅｎ ＳｏｕｌａｔとＸａｖｉｅｒ Ｌｅｇｒａｎｄの指導の下、柔軟な空洞の補強用繊維プリフォームの開発に貢献）－Ｌｉｌｌｅ １、２０１６、および、Ｍ．Ｋｏｗａｌｓｋｉ：“Ｄeｖｅｌｏｐｐｅｍｅｎｔ ｄｅ ｃｒｏｉｓｅｍｅｎｔｓ ｄｅ ｒａｉｄｉｓｓｅｕｒｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ ｃｒｏｓｓｉｎｇｓ（複合補強材クロッシングの開発）］：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ”、Ｔｈｅｓｉｓ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｌｌｅ １、２０１５、および、Ｔ．Ｌｉａｏ、Ｓ．Ａｄａｎｕｒ：“Ａ ｎｏｖｅｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ ｆａｂｒｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（インターレース布地構造の三次元モデリングへの新しいアプローチ）”、Ｔｅｘｔ． Ｒｅｓ． Ｊ．、６８巻，８４１－８４７頁、１９９８を参照。
・ループを互いに織り交ぜて得られるニット。そのようなニットは、特に、ギャザーステッチ（または横編み）、キャストオフステッチ（または縦編み）、またはインターロックタイプのものとすることができる。インターロックニットは、ループの様々な層の間で、または反復可能な繰り返しの三次元パターンに基づいて規則正しい構造を作り出すことによって、厚さの中に織り交ざったループを有する他の２つの構造の変形例である。
・ポリマーバインダー、縫製、または編み物によって提供された構造的支持を有する一方向性シート；
・縫製または編み物によって結合された、一般的にノンクリンプファブリック（ＮＣＦ）と呼ばれる、多軸補強材を構成する、様々な配向性を有する重ね合わされた一方向層のアセンブリ；
・Ｃ．Ｄｕｆｏｕｒ、Ｆ．Ｂｏｕｓｓｕ、Ｐ．Ｗａｎｇ、Ｄ．Ｓｏｕｌａｔ、Ｘ．Ｌｅｇｒａｎｄ：“Ａｎａｌｙｓｅ ｄｕ ｃｏｍｐｏｒｔｅｍｅｎｔ ｄｅ ｒｅｎｆｏｒｔｓ ｔｉｓｓeｓ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ ｌｏｒｓ ｄｕ ｐｒｏｃeｄe ｄｅ ｐｒeｆｏｒｍａｇｅ［Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ ｗｏｖｅｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｅｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ］”ｉｎ ｔｈｅ ２１ｓｔ Ｃｏｎｇｒeｓ Ｆｒａｎcａｉｓ ｄｅ Ｍeｃａｎｉｑｕｅ［Ｆｒｅｎｃｈ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ］、２０１３、５－６頁に記載されるような、特にタフタ、綾織、またはサテン補強を有する、経糸として知られる交差する糸の間に緯糸として知られる糸が挿入された、織り交ぜられた糸またはストランドの構造を有する布地（または織物）、または織り交ぜられたタイプの布地（または織物）；
・絡み合いが挿入プロセスの結果ではない、織り交ぜられた糸またはロービングを有する構造を有する組紐。このような組紐は、特に、二軸、三軸、またはインターロックタイプとすることができる。特に、Ｂｏｒｉｓ Ｄｕｃｈａｍｐの論文（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｈｅｓｅｓ．ｆｒ／１９７１４６１１２） Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ a ｌ’eｌａｂｏｒａｔｉｏｎ ｄｅ ｐｒeｆｏｒｍｅｓ ｔｅｘｔｉｌｅｓ ｐｏｕｒ ｌｅ ｒｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｄｅ ｒeｓｅｒｖｏｉｒｓ ｓｏｕｐｌｅｓ［Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｘｔｉｌｅ ｐｒｅｆｏｒｍｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃａｖｉｔｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｄａｍｉｅｎ Ｓｏｕｌａｔ ａｎｄ Ｘａｖｉｅｒ Ｌｅｇｒａｎｄ（Ｄａｍｉｅｎ ＳｏｕｌａｔとＸａｖｉｅｒ Ｌｅｇｒａｎｄの指導の下、柔軟な空洞の補強用繊維プリフォームの開発に貢献）－Ｌｉｌｌｅ １、２０１６、および、Ｍ．Ｋｏｗａｌｓｋｉ：“Ｄeｖｅｌｏｐｐｅｍｅｎｔ ｄｅ ｃｒｏｉｓｅｍｅｎｔｓ ｄｅ ｒａｉｄｉｓｓｅｕｒｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ ｃｒｏｓｓｉｎｇｓ（複合補強材クロッシングの開発）］：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ”、Ｔｈｅｓｉｓ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｌｌｅ １、２０１５、および、Ｔ．Ｌｉａｏ、Ｓ．Ａｄａｎｕｒ：“Ａ ｎｏｖｅｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ ｆａｂｒｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（インターレース布地構造の三次元モデリングへの新しいアプローチ）”、Ｔｅｘｔ． Ｒｅｓ． Ｊ．、６８巻，８４１－８４７頁、１９９８を参照。
・ループを互いに織り交ぜて得られるニット。そのようなニットは、特に、ギャザーステッチ（または横編み）、キャストオフステッチ（または縦編み）、またはインターロックタイプのものとすることができる。インターロックニットは、ループの様々な層の間で、または反復可能な繰り返しの三次元パターンに基づいて規則正しい構造を作り出すことによって、厚さの中に織り交ざったループを有する他の２つの構造の変形例である。
【0049】
特に、複合材料Ｉは、先に定義したような繊維強化層の積層体と、プラスチックポリマー材料の少なくとも１つの多孔質層とを含む。このような多孔質ポリマー層は、特に、多孔質膜、グリッド、粉末コーティング、布地、または好ましくは不織布もしくはベールの形態であってもよい。
【0050】
特に、複合材料は、その面の各々にプラスチックポリマーの多孔質層を有する繊維強化層、または間にプラスチックポリマーの１つまたは複数の多孔質層が介在するいくつかの繊維強化層の積層体から構成することができる。複合材料に均一な特性を与えることは、本発明に係る装置内に配置される前に層間で層を結合することによって保証され、それによってその形状が保証される。繊維同士、さらには層同士の事前の結合は、存在するプラスチックポリマー材料の熱接着特性のみによって得ることも、縫製や編み物などの他の種類の結合を使用することによって得ることも完了することもできる。
【0051】
複合材料の例には、
・プラスチックポリマー（特に、不織布）の１つまたは複数の多孔質層をその面の各々に結合させた強化繊維の一方向シート、およびそれらの積層体からなる複合材料、
・少なくとも２つの異なる方向に向けられた強化繊維の数枚の一方向シートのアセンブリであって、一方向シートの間および表面上にプラスチックポリマー材料の１つまたは複数の多孔質層が存在し、前記アセンブリが縫製または編み物によって結合されているアセンブリ、
が含まれる。
・プラスチックポリマー（特に、不織布）の１つまたは複数の多孔質層をその面の各々に結合させた強化繊維の一方向シート、およびそれらの積層体からなる複合材料、
・少なくとも２つの異なる方向に向けられた強化繊維の数枚の一方向シートのアセンブリであって、一方向シートの間および表面上にプラスチックポリマー材料の１つまたは複数の多孔質層が存在し、前記アセンブリが縫製または編み物によって結合されているアセンブリ、
が含まれる。
【0052】
これらは、ドライ材料（すなわち、プラスチックポリマー材料は、複合材料の総重量の最大１０％、好ましくは複合材料の総重量の０．５％～１０％、そして好ましくはプレートの形態の複合材料の総重量の２％～６％に相当する）またはプリプレグとすることができる。
【0053】
このような材料は、特に特許出願または特許：欧州特許第１１２５７２８号明細書、米国特許第６，８２８，０１６号明細書、国際公開第００／５８０８３号、国際公開第２００７／０１５７０６号、国際公開第２００６／１２１９６１号、米国特許第６，５０３，８５６号明細書、米国特許第２００８／７４３５６９３号明細書、国際公開第２０１０／０４６６０９号、国際公開第２０１０／０６１１１４号および欧州特許出願公開第２ ５４７ ８１６号明細書、米国特許出願公開第２００８／０２８９７４３号明細書、米国特許出願公開第２００７／８３６１２６２号明細書、米国特許出願公開第２０１１／９３７１６０４号明細書、国際公開第２０１１／０４８３４０号、欧州特許第２５４７８１６号明細書、国際公開第２０１０／０６７００３号、米国特許第８，３６１，２６２号明細書、米国特許第９，３７１，６０４号明細書、国際公開第２０１１／１１３７５１号および欧州特許第２４９１１７５号明細書、または米国特許第９，２５９，８５９号明細書に記載されている。
【0054】
「プラスチックポリマー材料」とは、熱の印加の有無にかかわらず、変形可能な任意のポリマーまたはポリマーの混合物を意味する。したがって、このようなプラスチックポリマー材料を含むプレートの形態の複合材料は、本発明に係る方法を適用することによって、所望の形状に変形および成形することができる。したがって、それは、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、熱可塑性部分と熱硬化性もしくは架橋部分とを含むポリマー、またはそのようなポリマーの混合物とすることができる。複合材部品の製造を目的として、複合材料の製造に従来使用されている任意のプラスチックポリマー材料が適している。熱硬化性ポリマーの例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂、およびこれらの樹脂の混合物が挙げられる。適切な熱可塑性ポリマーの例としては、ポリアミド（ＰＡ：ＰＡ６、ＰＡ１２、ＰＡ１１、ＰＡ６，６、ＰＡ６，１０、ＰＡ６，１２など）、ポリアミド（ＰＡ：ＰＡ６、ＰＡ１２、ＰＡ１１、ＰＡ６，６、ＰＡ６，１０、ＰＡ６，１２、．．．）、コポリアミド（ＣｏＰＡ）、ポリアミド－エーテルまたはエステルブロック（ＰＥＢＡＸ、ＰＥＢＡ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート－ＰＥＴ－、ポリブチレンテレフタレート－ＰＢＴ－、．．．）、コポリエステル（ＣｏＰＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリアセタール（ＰＯＭ．．．）、ポリオレフィン（ＰＰ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、．．．）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ．．．）、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＵ．．．）、ポリオレフィン（ＰＰ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フェノキシ、スチレン－ブタジエン－メチルメタクリレート（ＳＢＭ）共重合体、メチルメタクリレート－ブチルメタクリレート（ＭＡＭ）などのブロック共重合体、およびそれらの混合物が含まれる。複合材料は、国際公開第２０１９／１０２１３６号に記載されているように、プラスチックポリマー材料として、部分的に架橋された、または部分的に架橋可能な熱可塑性ポリマーを含むプレートの形態とすることも可能である。いくつかの実施形態によれば、プレートの形態の複合材料のプラスチックポリマー材料は、熱可塑性ポリマー、熱可塑性部分を含むポリマー、またはそのようなポリマーの混合物からなる。
【0055】
「隔膜」とは、薄くて可撓性のある隔壁、言い換えれば可撓性のある膜を意味する。オープンモールドを使用する従来の成形プロセスでは、１つの隔膜（単一隔膜プロセス）または２つの重ねられた隔膜（二重隔膜プロセス）を使用して閉じられ、前記１つまたは複数の隔膜は、弾性変形を受ける可能性がある。隔膜が弾性変形を受ける可能性があるという事実は排他的ではなく、塑性変形も存在するという事実を排除するものではない。再利用可能な隔膜の場合、変形は、専ら弾性的である。使い捨ての単回使用の隔壁の場合、変形は、弾性可塑性（一部が弾性、一部が可塑性）となる可能性がある。したがって、そのような隔膜は必ずしもエラストマー材料で作られる必要はないが、Ｃｙｔｅｃのために出願された米国特許第９，２５９，８５９号に記載されているように、エラストマー材料で作られてもよい。隔膜は、特にゴム、ナイロン、またはシリコーンで作ることができる。本発明の方法および装置で使用できる隔膜のいくつかの例を表１に列挙する。
【0056】
【表1】
【0057】
破断時の伸び率および引張強さは、ＡＳＴＭ Ｄ８８２の規定に従って測定される。
【0058】
一般的に、厚さ１０μｍ～３０００μｍ、通常は５０μｍ～１００μｍの隔膜を使用する必要がある。
【0059】
本発明の範囲内で使用される隔膜は、ガスに対する障壁を提供するため、ガスに対して不透過性であるものとして説明されている。言い換えれば、それらは非多孔質であり、その厚さをガスが通過することを許容せず、これにより密閉されたチャンバを得ることが可能になる。
【0060】
【0061】
図３Ａは、出発複合材料Ｉが所定の位置に配置され、２つの隔膜１および２が金型２０上に配置されて２つの密閉チャンバ３および４を形成した後の、本発明に係る装置を示す。金型２０は、タンクまたはキャビティを画定し、その底部２１に複合材料Ｉの成形面２２を構成する形状面を有する。成形面２２は、一定の厚さを有するものの、平面であり、当業者によってしばしば二次元的なものとして説明される初期複合材料Ｉとは対照的に、非平面かつ三次元の形状である。図示の例では、この成形面２２は、金型２０の底部２１の中央まで延在する凸状の突出部２３に対応する。図示の例では、図４に示されるように、金型の形状は正方形であり、この突出部２３は対称であり、金型の対向する周壁２５のうちの２つに平行な軸線を有する。このような突出部２３の斜視図であるが、テーパ状の断面を有するものを図１０に示す。成形面２２に他の形状、例えば成形後に複合材料にＵ、Ｃ、Ｌ、またはＶ字形状を与える形状を提供することも可能である。いくつかのエンボス加工部を備えた他のより複雑な形状も、成形面２２として提供することができる。
【0062】
本発明に係る装置の部分斜視図である図５に示されるように、金型２０によって画定されるキャビティは、金型の上方に延在して型の周縁部２６に取り付けられた第１の隔膜１によって閉じられる。配置装置により、第１の隔膜１と金型２０との間に、第１のチャンバ３と呼ばれる密閉チャンバを作り出すことが可能になる。シールは、任意の適切な手段によって提供される。図４および図５に示される例では、ガスケット１６が金型の周縁部２６と隔膜１との間に設けられ、フレーム１１が金型の周縁部２６上に載置されて下側隔膜１をクランプするように隔膜１上に配置される。図示の例では、フレーム１１上のフック１８ａと金型２０の周壁２５の外面上の締結具１９ａとを備えるクランプフックシステム１７ａが、隔膜１を金型２０にクランプして固定するために使用される。図示の例では、ガスケット１６の挿入を可能にするために、金型の周縁部２６に溝１５が設けられている。図示の例では、フレーム１１の位置決めおよび位置合わせを容易にするために、金型の周縁部２６に沿って係止部も設けられている。したがって、フレーム１１の厚さは、２つの隔膜間の空間を画定し、成形される複合材料Ｉの厚さに応じて調整することができる。
【0063】
第１の隔膜１は、水平方向に延在し、この第１の隔膜１の上面１ａに堆積される複合材料Ｉを支持し、所定の位置に保持することができる。
【0064】
第２の隔膜２は、第１の隔膜１の上方に延在し、複合材料Ｉはこれら２つの隔膜の間に位置する。したがって、第１の隔膜１は、下側隔膜と呼ばれ、第２の隔膜２は、上側隔膜と呼ばれる。図示の例では、上側隔膜２は、下側隔膜１と平行に延在するが、特に上側隔膜２については、水平面からずらして延在することが予想され得る。したがって、２つの隔膜１および２は、上下に配置され、金型２０の底部２１の上方、特に成形面２２の上方に延在する。
【0065】
第１の隔膜１と同様に、位置決め装置により下側隔膜１と上側隔膜２の間に密閉チャンバを作り出すことができる。このチャンバは、第２のチャンバ４または隔膜間チャンバと呼ばれる。シールは、任意の適切な手段によって提供される。
図示の例では、フレーム１１の上面と上側隔膜２との間にガスケット１６が設けられ、上側隔膜２上にフレーム１２が配置されてフレーム１１を支持し、上側隔膜２をクランプしている。フレーム１２上のフック１８ｂと金型２０の周壁２５の外側の締結具１９ｂとを含むクランプシステム１７ｂは、上側隔膜２をクランプしてフレーム１２を固定するために使用される。図示の例では、フレーム１１の上面に溝１５が設けられており、ガスケット１６を挿入できるようになっている。フレーム１１には、当接部も設けられており、フレーム１２の位置決めと調整を可能にする。ボルトまたはタイクランプなどの他のクランプシステムも、締結具１７ａおよび／または１７ｂの代わりに使用することができる。フレームは、隔膜を金型上に保持する。
図示の例では、フレーム１１の上面と上側隔膜２との間にガスケット１６が設けられ、上側隔膜２上にフレーム１２が配置されてフレーム１１を支持し、上側隔膜２をクランプしている。フレーム１２上のフック１８ｂと金型２０の周壁２５の外側の締結具１９ｂとを含むクランプシステム１７ｂは、上側隔膜２をクランプしてフレーム１２を固定するために使用される。図示の例では、フレーム１１の上面に溝１５が設けられており、ガスケット１６を挿入できるようになっている。フレーム１１には、当接部も設けられており、フレーム１２の位置決めと調整を可能にする。ボルトまたはタイクランプなどの他のクランプシステムも、締結具１７ａおよび／または１７ｂの代わりに使用することができる。フレームは、隔膜を金型上に保持する。
【0066】
図示の例では、フレーム１１および１２と、ガスケット１６およびクランプシステム１７ａおよび１７ｂが、位置決め装置９を形成し、２つの密閉チャンバ３および４を形成する。
【0067】
フレーム１１の厚さは２つの隔膜間の空間を画定し、それによって第２のチャンバ４の初期体積Ｖ２に影響を与える。このフレーム１１の厚さは、成形される複合材料Ｉの厚さおよび最終的に所望の部品のサイズに応じて変えることができる。例えば、最大寸法が５０ｃｍの部品の場合、厚さは、わずか数センチメートル、またはそれ以下にすることができる。２ｍを超える部品については、取り扱いを容易にするため、またフレームの変形（自重によるたわみまたは反り）を防ぐために板厚を厚くする。
【0068】
図３Ａに示される例では、いずれかのチャンバ内の圧力が変化する前の装置を示しており、したがって、装置の様々な要素が組み立てられた後のプロセスの開始時（ステップａ３の終了時）において、下側隔膜１は、既に接触している可能性がある突出部２３の頂部２７から距離を置いて配置されている。同様に、上側隔膜２は、複合材料Ｉから距離を置いて配置され、これもまた既に接触している可能性がある。有利には、一方では上側隔膜２と補強材料Ｉとの間の最大距離、他方では下側隔膜１と金型２０の底部２１の最高部分（図示の例では突出部２３の頂部２７）との間の最大距離は、好ましくは最大２０ｃｍであり、好ましくは０．５ｃｍ～１５ｃｍの距離に相当するであろう。
【0069】
金型２０は、金型２０および下側隔膜１によって成形される第１のチャンバ３内に含まれる空気またはガス状媒体ＩＩＩ（ガスＩＩＩとも呼ばれる）の全部または一部を除去できる出口弁３２を備える。したがって、下側隔膜１の可撓性および弾性の性質を考慮すると、この弁３２は、第１のチャンバ３の最小体積に達したときに、第１のチャンバ３の体積Ｖ１を減少させること、さらにはその圧力Ｐ１を減少させることを可能にする。
【0070】
対照的に、隔膜間チャンバ４は、その内部に含まれる空気またはガス状媒体ＩＩＩの全部または一部の除去を可能にする出口弁３０を備えるが、隔膜間チャンバ４内部に空気または別のガス状媒体ＩＩＩを追加することを可能にする入口弁３１も備える。したがって、２つの隔膜１および２の可撓性および弾性特性を考慮すると、これらの弁は、第２の隔膜間チャンバ４の体積Ｖ２および／またはその圧力Ｐ２を変化させることを可能にする。特に、本発明の範囲内で、接触ゾーンを制御することによって、特に体積Ｖ１の減少を補償することによって複合材料Ｉに加えられる機械的応力を低減するために、プロセスのいくつかの段階で体積Ｖ２を増加させ、中間成形段階中に複合材料Ｉに追加の変形度を与えることが可能である。
【0071】
２つの隔膜１および２は、弾性変形可能、さらには塑性変形可能であるが、ガスＩＩＩに対して不透過性であり、形成されたチャンバは、弁が閉位置にあるときにガス拡散を防止し、それによって、特にガスの抜き出しまたは注入ステップ中に、隔膜を介したガスの移動または漏れの存在によるガスの移動を防止し、したがって、チャンバ３および４の体積Ｖ１およびＶ２の適切な制御が弁によって達成される。
【0072】
図示の例では、前記弁３０および３１の通路は、２つの隔膜１および２の間に位置するフレーム１１内に配置されている。
【0073】
【0074】
本発明に係る装置の一実施形態によれば、図３Ｂに示されるように、第１のチャンバ３は、ガス状媒体が前記チャンバ３に入ることができる入口弁３３を備えることもできる。
【0075】
図示の例では、ガスＩＩＩの出口弁３２および入口弁３３は、第１のチャンバ３のレベルで、金型２０の底部２１内かつ突出部２３の両側に配置されている。しかしながら、第１のチャンバ３内では平衡が確立されるため、それらの位置決めは影響を及ぼさない。したがって、それらは、突出部２３の同じ側に配置され得る。同様に、一方および／または他方は、底部２１ではなく、金型２０の周壁２５に配置され得る。
【0076】
入口弁および出口弁により、第１および第２の隔膜１および２の変位を調節することが可能になり、それによって、第１および第２のチャンバ３および４の体積および／または圧力を変化させることができる。
【0077】
第１の隔膜１は、最初に複合材料Ｉの位置決めを制御し、重力変位中にその位置を維持するのに役立ち、成形ステップの進行度に影響を与える。隔膜間圧力Ｐ２が十分に低い場合には、第１のチャンバ３の最小体積Ｖ１が得られた後、第１の隔膜１は複合材料Ｉの圧縮に寄与する。第２の隔膜２は、成形プロセス全体を通じて複合材料Ｉを所定の位置に案内および保持するのに役立ち、成形およびその進行の制御において役割を果たす。隔膜間圧力Ｐ２が十分に低い場合には、第１のチャンバ３の体積Ｖ１が得られた後、上側隔膜２もまた、複合材料Ｉの圧縮に寄与する。
【0078】
第１および第２のチャンバ１および２へのガスの追加およびそこからのガスの除去により、これらのチャンバの体積の変化または圧力の変化が生じる可能性があることに留意すべきである。これらの変化は圧力に影響を及ぼし、それによって隔膜と複合材料にかかる機械的な力および応力に影響を及ぼし、それによって得られる予備成形複合材料の最終特性に影響を及ぼす。このチャンバに含まれる空間の体積を減らすことが（変形した材料間の接触、変形した材料と硬い材料の間の接触、変形した材料の伸びが小さい場合の張力の応答により）難しい場合、チャンバ内の圧力は主に体積に関連して減少することが強調されるべきである。対照的に、隔膜の下に１つまたは複数の圧縮可能な空間が存在する場合、または材料の張力の応答が弱いか、または伸びの可能性が大きい場合、チャンバの体積は主に圧力に関連して増加する。
【0079】
本発明に係る装置では、第２のチャンバ４内のガス入口弁３１が圧力Ｐ２の増加の発生を可能にするとき、これにより複合材料Ｉの繊維および／または層を機械的に解放することが可能になり、それが体積Ｖ２の減少の発生を可能にするとき、複合材料Ｉと隔膜１および２にある程度の自由度を与え、様々な要素間の接触相互作用を調整する（特に摩擦を低減する）ことも可能になる。
【0080】
第２のチャンバ４からのガス出口弁３０が圧力Ｐ２の減少を引き起こす場合、これにより複合材料Ｉを機械的に拘束することが可能となり（従来の二重隔膜ステップに従って）、体積Ｖ２の減少を引き起こす場合、これにより複合材料Ｉの成形に寄与することが可能となる。
【0081】
第１のチャンバ３のレベルでは、第１のチャンバ３からのガス出口弁３２は、第１のチャンバ３の体積Ｖ１を減少させる主な機能を有し、これにより、成形面２２の最終プレスまで成形プロセスを進めることが可能になる。
【0082】
第１のチャンバ３内のガス入口弁３３は主に、圧力を下げて下側隔膜１を解放するために使用され、それにより、特に冷却中の摩擦を低減する。
【0083】
対照的に、図９は、第１のチャンバ３から第２のチャンバ４へガスＩＩＩを循環させるための外部回路３４を備える本発明に係る装置の場合を示す。特に、この回路は、第１のチャンバ３の出口弁３２を第２のチャンバ４の入口弁３１に接続する。これには、第１のチャンバ３から排出されたガスを第２のチャンバ４に再注入し、これにより、後述するように、プロセスの特定の段階の間、中間成形段階において、２つのチャンバの全体積を略一定に保持するという利点がある。
【0084】
典型的には、弁は、ガス状媒体流量・圧力調整器、特に空気圧調整器（図示せず）を備えた回路に接続されており、これにより、関連するチャンバ内の弁（出口または入口）の性質に応じて、ガス状媒体の抜き出しまたは注入が可能になる。したがって、回路は、関連する弁に接続されたガス注入ポンプまたはガス減圧ポンプ、または関連する弁が開位置にあるときの注入または吸引に適したその他の装置が含むことができる。
【0085】
本発明に係る装置は、本発明に係る方法に従って複合材料をプレートの形態に成形（または予備成形）するのに適している。
【0086】
いくつかの代替実施形態のステップが図６～図８に示されている本発明に係る方法は、まず第一に、以下のステップ：
（ａ１）予備成形される複合材料Ｉに与えられる形状に対応する成形面２２を画定する非平面底部を有する金型２０を提供するステップと、
（ａ２）金型の底部２１の上方に、予備成形される複合材料Ｉが堆積される下側隔膜１と呼ばれる第１の隔膜と、複合材料Ｉの上方に延在する上側隔膜２と呼ばれる第２の隔膜とを位置決めするステップであって、前記２つの隔膜１および２は、弾性変形可能であり、ガスＩＩＩに対して不透過性であり、前記複合材料Ｉは、成形面２２の上方に配置されるステップと、
（ａ３）２つの隔膜１および２を金型２０と共に位置決めして、
金型２０と下側隔膜１との間の第１の密閉チャンバ３であって、第１のモジュール体積Ｖ１を画定する、第１の密閉チャンバ３と、
２つの隔膜１および２の間の第２の密閉チャンバ４であって、前記第２のチャンバ４は、隔膜間体積と呼ばれる第２のモジュール体積Ｖ２を画定し、複合材料Ｉは、この体積Ｖ２内に収容される、第２の密閉チャンバ４と、
を形成するようにするステップとを含む位置決め段階（ａ）を含む（ステップ（ａ１）および（ａ２）は図示されない）。
（ａ１）予備成形される複合材料Ｉに与えられる形状に対応する成形面２２を画定する非平面底部を有する金型２０を提供するステップと、
（ａ２）金型の底部２１の上方に、予備成形される複合材料Ｉが堆積される下側隔膜１と呼ばれる第１の隔膜と、複合材料Ｉの上方に延在する上側隔膜２と呼ばれる第２の隔膜とを位置決めするステップであって、前記２つの隔膜１および２は、弾性変形可能であり、ガスＩＩＩに対して不透過性であり、前記複合材料Ｉは、成形面２２の上方に配置されるステップと、
（ａ３）２つの隔膜１および２を金型２０と共に位置決めして、
金型２０と下側隔膜１との間の第１の密閉チャンバ３であって、第１のモジュール体積Ｖ１を画定する、第１の密閉チャンバ３と、
２つの隔膜１および２の間の第２の密閉チャンバ４であって、前記第２のチャンバ４は、隔膜間体積と呼ばれる第２のモジュール体積Ｖ２を画定し、複合材料Ｉは、この体積Ｖ２内に収容される、第２の密閉チャンバ４と、
を形成するようにするステップとを含む位置決め段階（ａ）を含む（ステップ（ａ１）および（ａ２）は図示されない）。
【0087】
一般的に、ステップ（ａ２）では、上側隔膜１がまず金型２０の上方に配置され、次に複合材料Ｉが、特にアライメントマークの使用を通じて、成形面２２に対して所望の位置に配置され、最後に上側隔膜２が位置決めされる。また、２つの隔膜１および２を事前に配置して、複合材料が配置される第２のチャンバ４を形成し、アセンブリを金型２０上に配置して第１のチャンバ３を形成し、任意の適切な保持またはクランプシステムに従ってアセンブリ全体を共に保持することも可能である。複合材料Ｉは、第１の隔膜１上に配置される前に、所望の寸法を有するべきであり、事前の切断が必要な場合があることが理解される。
【0088】
段階（ａ３）の終わりに、図３Ａまたは図３Ｂに示されるように、複合材料が配置された装置が得られる。図示の例では、ステップ（ａ３）の後、上側隔膜２と複合材料Ｉとの間、および下側隔膜１と成形面２２との間に接触はないが、様々な要素の初期位置決めおよび装置の寸法に起因して、これらの位置のいずれかでの接触が最初から発生する可能性がある。
【0089】
本発明に係る方法では、特に位置決め段階のステップ（ａ２）および（ａ３）中に、下側隔膜１上で複合材料Ｉが滑るのを回避しながら、複合材料Ｉの重力下降を促進するために、ステップ（ａ３）の終了時、またはさらにはステップ（ａ２）および（ａ３）の間でも、下側隔膜１が、またはさらには隔膜１および２の両方が水平に位置決めされる。
【0090】
本発明の範囲内で、二重隔膜プロセスと呼ばれる従来技術のプロセスの場合と同様に、この位置決め段階（ａ）は、以下のステップ：
（ａ４）第２の密閉チャンバ４に含まれるガスＩＩＩを排出し、それによって隔膜間体積Ｖ２を減少させ、２つの隔膜１および２が両方とも複合材料Ｉと接触するようにするステップと、
（ａ５）少なくとも１つの接触ゾーン５における成形面２２上で、下側隔膜１の局所的な位置合わせを行うステップであって、複合材料Ｉおよび２つの隔膜１および２も、前記接触ゾーン５で接触するステップと、
によって完了する。
（ａ４）第２の密閉チャンバ４に含まれるガスＩＩＩを排出し、それによって隔膜間体積Ｖ２を減少させ、２つの隔膜１および２が両方とも複合材料Ｉと接触するようにするステップと、
（ａ５）少なくとも１つの接触ゾーン５における成形面２２上で、下側隔膜１の局所的な位置合わせを行うステップであって、複合材料Ｉおよび２つの隔膜１および２も、前記接触ゾーン５で接触するステップと、
によって完了する。
【0091】
この位置合わせは、別個のステップに対応することができ、第１のチャンバ３内に含まれるガスを排気することによって得ることができ、これにより、図６に示される連続ステップ（ａ３）～（ａ５）に従って、事前に実行されるステップ（ａ４）が与えられると、体積Ｖ１が減少し、補強材を支える下側隔膜１と、上側隔膜２が下降する。また、好ましい一実施形態によれば、ステップ（ａ５）は、ステップ（ａ４）の後に、ガスＩＩＩを第１のチャンバ３内に排気することによって実行され、その結果、体積Ｖ１が減少し、下側隔膜１と成形面２２との間に予備接触を確立するようになる一方、第２のチャンバ４の体積Ｖ２は一定に保持される。第２のチャンバ４からのガスの排出は、出口弁３０を開くことによって達成され、一方、第１のチャンバ３からのガスの排出は、出口弁３２を開くことによって達成される。複合材料Ｉが２つの隔膜間で圧縮された後、体積Ｖ１が減少したときに所望の圧力レベルに達していない場合に、この減少が局所的な位置合わせに必要ならば、出口弁３０を閉じるか、開いたままにしておくことができる。
【0092】
下側隔膜１は、最初から成形面２２に接触することもできる。初期位置合わせは、ステップ（ａ３）の終了時に得られ、ステップ（ａ４）の終了時に維持される。また、ステップ（ａ３）の後、隔膜１が成形面２２と接触している場合でも、ステップ（ａ４）中に隔膜１が成形面からわずかに浮き上がる可能性もあり、その場合には、その後の位置合わせステップ（ａ５）が必要となるであろう。
【0093】
実施形態に関係なく、位置合わせは、成形面２２の最高部分に当接する下側隔膜１との間の事前接触に対応する。これは局所的な接触であり、中間成形段階の終了時に得られるものとは異なり、成形面全体にわたって押すことではない。成形面２２にいくつかのエンボス部がある場合、いくつかの接触領域５で位置合わせが発生する可能性がある。
【0094】
ステップ（ａ５）の終了時点で、第２のチャンバ４の圧力Ｐ２は、第１のチャンバ３の圧力Ｐ１よりも低く、第１のチャンバ３自体は、外部圧力Ｐｅｘｔ（特に、外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低い。
【0095】
対照的に、ステップ（ａ４）は、２つの隔膜１および２の間に複合材料をしっかりと保持するために、隔膜間チャンバの体積Ｖ２を、特にその最小体積まで減少させることからなる。したがって、ステップ（ａ４）の終了時に、ひいては段階（ａ）の終了時に、複合材料Ｉは、２つの隔膜１および２の間で圧縮され、隔膜との接触面が最大となる。
【0096】
ステップ（ａ）の終了時点で、下側隔膜１と成形面２２の最高部２７との間の接触が接触ゾーン５において確立される。しかしながら、この接触ゾーン５では、ステップ（ａ４）の結果として、成形面２２の最高部分２７と接触して配置されるのは、下側隔膜１／複合材料Ｉ／上側隔膜２のアセンブリである。
【0097】
ステップ（ａ４）により、隔膜間チャンバ４内の圧力Ｐ２が多かれ少なかれ低下する可能性がある。ステップ（ａ４）の終了時およびステップ（ａ５）の終了時に、ひいては位置決め段階（ａ）の終了時に、複合材料Ｉは、２つの隔膜１および２の間にしっかりと保持され、それによって成形面２２上での良好な位置決めが保証される。それにも関わらず、ステップ（ａ４）の終了時およびステップ（ａ５）の終了時、したがって位置決め段階（ａ）の終了時に、複合材料に過剰な応力を与えないように、隔膜間チャンバ４内の圧力Ｐ２が中間であることが好ましい。特に、外部圧力が大気圧に等しい場合、圧力Ｐ２は、６００ｍｂａｒ～９５０ｍｂａｒであることが好ましい。このような圧力により、複合材料Ｉ内の機械的応力、特に複合材料が複数の強化シートの積層体である最も一般的な場合の中間層のレベルでの機械的応力を制限することが可能になる。しかしながら、外部圧力が大気圧に等しい場合には、２ｍｂａｒ～１０００ｍｂａｒの範囲の圧力Ｐ２を与えることもできる。
【0098】
位置決め段階（ａ）の終了時に、それによって成形装置が構成され、材料がその中に配置され、その後、成形を開始することができる。成形装置／複合材料Ｉアセンブリは、Ｐｅｘｔと呼ばれる装置の外部の圧力が大気圧（または１．０１３ｂａｒ）に等しくなるように、周囲雰囲気中に配置することができる。成形装置／複合材料Ｉアセンブリをオートクレーブなどの可変圧力エンクロージャ内に配置することも可能である。説明の残りの部分で与えられる圧力は、成形装置／複合材料Ｉアセンブリが大気圧下に置かれる場合に特に適しているが、これらは、必要に応じて外部圧力に応じて当業者によって容易に変更することができる。
【0099】
位置決め段階（ａ）の後に、本発明に係る方法は、中間成形段階（ｂ）を含み、その間に少なくとも以下のステップ：
圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第２のチャンバ４にガスＩＩＩを導入し、それによって接触ゾーン５で複合材料Ｉと２つの隔膜１および２との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜２を下側隔膜１および複合材料Ｉから距離を置いて局所的に維持するステップと、
第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、金型２０の底部２１に存在する成形面２２全体にわたって下側隔膜１を押し付けるようにするステップと、
が実行される。
圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第２のチャンバ４にガスＩＩＩを導入し、それによって接触ゾーン５で複合材料Ｉと２つの隔膜１および２との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜２を下側隔膜１および複合材料Ｉから距離を置いて局所的に維持するステップと、
第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、金型２０の底部２１に存在する成形面２２全体にわたって下側隔膜１を押し付けるようにするステップと、
が実行される。
【0100】
本発明の範囲内で、チャンバ４の体積の増加を可能にする圧力の制御および第２のチャンバ４へのガスの導入により、複合材料および隔膜にある程度の自由度を与え、複合材料を構成する繊維または層さえも機械的に解放することが可能になる。したがって、従来技術の二重隔膜プロセスと比較して、最終形状の材料上の欠陥を減らすことが可能である。
【0101】
しかしながら、第１の隔膜１／複合材料Ｉ／第２の隔膜２を少なくとも接触ゾーン５において接触状態に維持することによって、従来技術の二重隔膜の場合と同様に、複合材料の位置決めを制御することができ、所望の形状を達成することができる。プロセス全体を通して、特に中間成形段階（ｂ）全体を通して、隔膜１および２の両方の接触は、少なくとも接触ゾーン５において複合材料Ｉと維持され、隔膜／複合材料アセンブリは、成形面２２上に置かれる。成形面の最も高い領域では、複合材料Ｉと２つの隔膜１および２との間の位置合わせと接触の両方が維持され、これによって金型および成形面上の材料の位置決めが確保され、複合材料Ｉの重量によるずれが防止される。
【0102】
一般的に、ガスＩＩＩの導入および排出は、第１のチャンバ３内の圧力Ｐ１および第２のチャンバ４内の圧力Ｐ２が制御および／または変更され、圧力Ｐ１が、それ自体、外部圧力Ｐｅｘｔ（特に、外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低い圧力Ｐ２よりも低く維持されるように実行される。
【0103】
加熱を使用すると、チャンバ内のガスの体積および／またはガス圧力、さらには複合材料が占める体積にさえ影響を及ぼす。一般的に、最終加熱温度には徐々に到達し、関係するチャンバの体積の増加を避けるために、この温度上昇中に、所望の最終温度に到達するまで、第１のチャンバまたはさらには第２のチャンバの体積が調節される。また、温度が所望の加熱温度まで上昇すると、出口弁３２が作動することができ、第１のチャンバ３からガスを抜き出して体積Ｖ１を制御し、体積Ｖ１の増加を防止して、体積Ｖ１を略一定に保つことができる。同様に、出口弁３０を作動させることができ、隔膜間チャンバ４からガスを抜き出して、体積Ｖ２を制御し、体積Ｖ２の増加を防止して、体積Ｖ２を略一定に保つことができる。
【0104】
加熱が行われると、チャンバ内のガスの体積および／またはガス圧力、または複合材料が占める体積にさえ影響を与える。一般的に、最終加熱温度には徐々に到達し、関連するチャンバの体積の増加を避けるために、この温度上昇中に所望の最終温度に達するまで第１のチャンバの体積、さらには第２のチャンバの体積が調節される。また、温度が所望の加熱温度まで上昇すると、出口弁３２が作動することができ、第１のチャンバ３からガスを抜き出して体積Ｖ１を制御し、体積Ｖ１の増加を防止して、体積Ｖ１を略一定に保つことができる。同様に、出口弁３０を作動させることができ、隔膜間チャンバ４からガスを抜き出して、体積Ｖ２を制御し、体積Ｖ２の増加を防止して、体積Ｖ２を略一定に保つことができる。
【0105】
図６に示される本発明の一実施形態によれば、上側隔膜２と下側隔膜１とを局所的に距離を置いて維持する第２のチャンバ４へのガスＩＩＩの導入と、第１のチャンバ３内に含まれるガスＩＩＩを排気して下側隔膜１を金型２１の底部に押し付けることとを同時に行うことができる。この場合、中間成形段階は、第１のチャンバ３内に含まれるガスＩＩＩを排気して金型の底部２１に位置する成形面２２に下側隔膜１を押し付けるようにする一方で、ガスＩＩＩを第２のチャンバ４に導入し、第２のチャンバ４内の圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に、外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しいときは大気圧）よりも低く維持することによって実行され、したがって、隔膜間体積Ｖ２を増加させ、上側隔膜２を下側隔膜１および複合材料Ｉから距離を置いて局所的に維持し、同時に、接触ゾーン５において、複合材料Ｉと隔膜１および２の両方との間の位置合わせおよび接触の両方を維持する。実際、重力の影響下で、複合材料Ｉは、その曲げ特性に従って、かつ接触ゾーン５の形状および表面に従って変形する。その結果、図６に示されるように、上側隔膜２と複合材料Ｉとの間に分離が生じ、複合材料Ｉの端部が上側隔膜２から遠ざかる。隔膜間チャンバ４の入口弁３１と第１のチャンバ３の出口弁３２を同時に開いた状態に保持することによって、複合材料Ｉを下側隔膜１上に配置する前に、ひいては最終成形・圧縮ステップ中に成形面上に配置する前に、複合材料Ｉにある程度の自由度を与えることが可能である。また、段階（ｂ）が開始された後、圧力Ｐ２は、ほとんどの場合、この予備成形段階（ｂ）中、上側隔膜２の変位を防ぐために略一定に保たれる。
【0106】
一般的に、本発明に係る方法では、チャンバ内のガス注入または吸引流量は、様々なパラメータ（特に、選択された弁、ガス循環回路内のパイプの直径、金型のサイズ、回路内の圧力降下など）に従って、当業者によって変更されるであろう。
【0107】
予備成形段階（ｂ）の間、したがってこの段階の終了時でも、第１のチャンバ３の圧力Ｐ１は、第２のチャンバ４の圧力Ｐ２よりも低い。予備成形段階（ｂ）の終了時には、予備成形圧力Ｐ１（ｂ）は、一般的に２ｍｂａｒ～５０ｍｂａｒの範囲にある。
【0108】
この実施形態では、第１のチャンバ３の体積Ｖ１の減少は、第２のチャンバ４の体積Ｖ２の増加と等しくすることができるか、または略等しくすることができる。図６に示されるように、第２のチャンバ４の体積Ｖ２の増加が、第１のチャンバ３の体積Ｖ１の減少と比較して、特に５％～１０％低いことも可能であり、その結果、成形面の特定の領域から距離を置いて留まるものの、上側隔膜２の金型の底部に向かう多かれ少なかれ顕著な移動が生じる可能性がある。
【0109】
図７に示される第２の代替実施形態によれば、中間成形段階（ｂ）は、以下の連続ステップ：
（ｂ１）第２のチャンバ４にガスＩＩＩを導入し、第２のチャンバ４の圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に、外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、体積Ｖ１を減少させ、下側隔膜１を中間位置まで下降させるようにし、それによって隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーン５において複合材料Ｉと両方の隔膜１および２との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜２を下側隔膜１および複合材料Ｉから距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ２）隔膜間体積Ｖ２を一定に保持しながら、第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、それによって金型２０の底部２１に存在する成形面２２全体にわたって下側隔膜１を押し付けるステップと、
を含むか、またはそれのみを含む。
（ｂ１）第２のチャンバ４にガスＩＩＩを導入し、第２のチャンバ４の圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に、外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、体積Ｖ１を減少させ、下側隔膜１を中間位置まで下降させるようにし、それによって隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーン５において複合材料Ｉと両方の隔膜１および２との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜２を下側隔膜１および複合材料Ｉから距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ２）隔膜間体積Ｖ２を一定に保持しながら、第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、それによって金型２０の底部２１に存在する成形面２２全体にわたって下側隔膜１を押し付けるステップと、
を含むか、またはそれのみを含む。
【0110】
ここで再び、図７に示されるように、ステップ（ｂ１）において、第１のチャンバ３の体積Ｖ１の減少は、第２のチャンバ４の体積Ｖ２の増加と等しくすることができるか、または略等しくすることができる。第２のチャンバ４の体積Ｖ２の増加は、第１のチャンバ３の体積Ｖ１の減少と比較して、特に５％～１０％低くてもよい可能性もあり、その結果、上側隔膜２は、成形面の特定の領域から距離を置いて維持されているものの、金型の底部に向かって多かれ少なかれ顕著に移動する。上側隔膜２の変位は、チャンバ３と４の間の圧力平衡にも依存する。ステップ（ｂ１）は、隔膜間チャンバ４のレベルで入口弁３１と、第１のチャンバ３のレベルで出口弁３２とを開いた状態に同時に保持することによって実行され、ステップ（ｂ２）では、入口弁３１を閉じ、出口弁を開いた状態に保持して、成形面上で下側隔膜１を押圧する。
【0111】
したがって、図７に示されるプロセスの場合、（ステップ（ａ５）からステップ（ｂ１）に進んだ）下側隔膜１の移動に応じて、上側隔膜２が移動する。この場合、上側隔膜２は、ステップ（ｂ）（特に、ステップ（ｂ２））の進行中にますます変形して締め付けられ、その結果、第２のチャンバ４の圧力Ｐ２が変化する。有利には、体積Ｖ２は、段階（ｂ）全体を通じて略一定に、または一定にさえ保たれる。
【0112】
ステップ（ｂ１）の間、チャンバ内の圧力は、特に隔膜の機械的特性に依存する。ステップ（ｂ２）において、下側隔膜１が成形面２２と接触しているとき、第１のチャンバ３内の圧力Ｐ１は、２ｍｂａｒ～５０ｍｂａｒとすることができる。ステップ（ｃ）において、上側隔膜２が複合材料Ｉと接触し、複合材料Ｉ自体が下側隔膜１に押し付けられ、下側隔膜１自体が成形面２２に押し付けられるとき、第２のチャンバ４内の圧力Ｐ２は、２ｍｂａｒ～５０ｍｂａｒとすることができる。
【0113】
図８に示される第３の代替実施形態によれば、中間成形段階（ｂ）は、以下の連続ステップ：
（ｂ’１）第２のチャンバ４にガスＩＩＩを導入し、第２のチャンバ４の圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、第１の体積Ｖ１を減少させ、下側隔膜１を中間位置まで下降させるようにし、こうして隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーン５において複合材料Ｉと両方の隔膜１および２との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜２を下側隔膜１および複合材料Iから距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ’２）第２のチャンバ４に含まれるガスＩＩＩを排出し、こうして隔膜間体積Ｖ２を減少させ、上側隔膜２を下降させ、２つの隔膜１および２を両方とも複合材料Ｉと接触して配置させるようにするステップと、
（ｂ’３）第２のチャンバ４にガスＩＩＩを導入し、第２のチャンバ４の圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、それによって金型２０の底部２１に存在する成形面２２全体にわたって下側隔膜１を押し付け、こうして隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーン５において複合材料Ｉと両方の隔膜１および２との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜２を下側隔膜１から距離を置いて局所的に維持するステップと、
を含むか、またはそれのみを含む。
（ｂ’１）第２のチャンバ４にガスＩＩＩを導入し、第２のチャンバ４の圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、第１の体積Ｖ１を減少させ、下側隔膜１を中間位置まで下降させるようにし、こうして隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーン５において複合材料Ｉと両方の隔膜１および２との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜２を下側隔膜１および複合材料Iから距離を置いて局所的に維持するステップと、
（ｂ’２）第２のチャンバ４に含まれるガスＩＩＩを排出し、こうして隔膜間体積Ｖ２を減少させ、上側隔膜２を下降させ、２つの隔膜１および２を両方とも複合材料Ｉと接触して配置させるようにするステップと、
（ｂ’３）第２のチャンバ４にガスＩＩＩを導入し、第２のチャンバ４の圧力Ｐ２を外部圧力Ｐｅｘｔ（特に外部圧力Ｐｅｘｔが大気圧に等しい場合には大気圧）よりも低く維持しながら、第１のチャンバ３に含まれるガスＩＩＩを排出して、それによって金型２０の底部２１に存在する成形面２２全体にわたって下側隔膜１を押し付け、こうして隔膜間体積Ｖ２を増加させ、接触ゾーン５において複合材料Ｉと両方の隔膜１および２との間の位置合わせおよび接触の両方を維持しながら、上側隔膜２を下側隔膜１から距離を置いて局所的に維持するステップと、
を含むか、またはそれのみを含む。
【0114】
ここで再び、ステップ（ｂ’１）および／またはステップ（ｂ’３）において、図８に示されるように、第１のチャンバ３の体積Ｖ１の減少は、第２のチャンバ４の体積Ｖ２の減少と等しくすることができるか、または略等しくすることができる。また、第２のチャンバ４の体積Ｖ２の減少は、第１のチャンバ３の体積Ｖ１の減少と比較して、特に５％～１０％、小さくてもよく、その結果、成形面の特定の領域では距離を保ったままではあるが、上側隔膜２の金型の底部に向かって多かれ少なかれ顕著な移動が生じる可能性がある。上側隔膜２の変位は、チャンバ３と４の間の圧力平衡にも依存する。ステップ（ｂ’１）は、入口弁３１を隔膜間チャンバ４のレベルで、出口弁３２を第１のチャンバ３のレベルで、開位置に同時に維持することによって実行される。次に、ステップ（ｂ’２）において、これら２つの弁が閉じられ、第２のチャンバ４のレベルにある出口弁３０が開き、上側隔膜２が複合材料Ｉ上に降下することが可能になる。ステップ（ｂ’３）では、ステップ（ｂ’１）と同様に、出口弁３０が閉じられ、弁３１および３２が再び開く。
【0115】
図８の図に見られるように、ステップ（ｂ’２）と（ｂ’３）の間では、上側隔膜２は移動しないが、その後、ステップ（ｃ）で複合材料が最終圧縮されるまで、ステップ（ｂ’１）と（ｂ’２）の繰り返しで、ステップ（ｂ’３）で下方に移動し、場合によっては上方に移動する。
【0116】
ステップ（ｂ’１）～（ｂ’２）を、例えば１～１０回繰り返すことにより、下側隔膜１が成形面２２に押し付けられるまで、下側隔膜１、次いで上側隔膜２を徐々に下降させることができる。第３の代替実施形態によれば、中間成形段階（ｂ）は、ステップ（ｂ’１）～（ｂ’２）の繰り返しと、それに続く最終ステップ（ｂ’３）のみから構成することができる。繰り返しの回数は、各々のステップ（ｂ’１）の終了時に得られる体積Ｖ１の減少に依存する。ステップ（ｂ’１）中、接触ゾーン（複数可）５の成形領域上に既にある部分を除いて、第１の隔膜１は徐々に下降し、この接触ゾーンは徐々に広がる。ステップ（ｂ’２）では、上側隔膜２と複合材料Ｉが下側隔膜１の動きに追従する必要があるが、図８に示されるように、ステップ（ｂ’１）における下側隔膜１の下降には通常、補強材の下降が伴う。
【0117】
特に図８に示されるこの第３の代替実施形態では、一般的に、ステップ（ｂ’１）中、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐａｔｍｏ、特に５０ｍｂａｒ＜Ｐ１＜９５０ｍｂａｒかつ５０ｍｂａｒ＜Ｐ２＜Ｐａｔｍｏであり、ステップ（ｂ’２）中、５０ｍｂａｒ＜Ｐ１＜９５０ｍｂａｒかつ５０ｍｂａｒ＜Ｐ２＜９５０ｍｂａｒである。ステップ（ｂ’３）において、チャンバ内の圧力は、特に、２ｍｂａｒ＜Ｐ１＜５０ｍｂａｒかつ５０ｍｂａｒ＜Ｐ２＜９５０ｍｂａｒとすることができる。
【0118】
一般的に、本発明に係る方法では、２つの隔膜は、プロセス全体を通じて下方にのみ移動する。しかしながら、特にガスが隔膜間の空間に追加される場合、上側隔膜２がわずかに上昇する可能性があることを排除するものではない。
【0119】
同様に、本発明に係る方法では、接触ゾーン５において、下側隔膜１と成形ゾーン２２との間に接触６が維持され、下側隔膜１と複合材料Ｉとの間に接触７が維持され、複合材料Ｉと上側隔膜２との間に接触８が維持される。プロセスが進行するにつれて、様々な要素間のこの接触領域は、下側隔膜１／複合材料Ｉ／上側隔膜２のアセンブリが成形領域２２全体にわたって完全に、さらにはそれ以上に押し付けられるまで拡大する。
【0120】
中間成形段階（ｂ）の終了時には、代替の実施形態に関係なく、第１のチャンバ３内の圧力Ｐ１は、２ｍｂａｒ～５０ｍｂａｒ、典型的には２ｍｂａｒ～５ｍｂａｒの範囲にあることが有利である。
【0121】
本発明に係る方法は、使用される中間成形段階（ｂ）に関係なく、以下のステップ：
予備成形された複合材料ＩＩの所望の最終形状をもたらす最終成形・圧縮段階であって、最終成形・圧縮段階の間、加熱が行われ、その間に、第２のチャンバ４に含まれるガスＩＩＩを除去して、複合材料Ｉと上側隔膜２の両方を下側隔膜１に押し付けるようにし、下側隔膜１自体は、金型２１の底部（特に、成形面２２）に押し付けられ、圧力Ｐ２を低下させて、確実に圧縮するようにする、最終成形・圧縮段階（ｃ）と、
予備成形された複合材料ＩＩの冷却段階および型抜き段階（ｄ）と、
を含む。
予備成形された複合材料ＩＩの所望の最終形状をもたらす最終成形・圧縮段階であって、最終成形・圧縮段階の間、加熱が行われ、その間に、第２のチャンバ４に含まれるガスＩＩＩを除去して、複合材料Ｉと上側隔膜２の両方を下側隔膜１に押し付けるようにし、下側隔膜１自体は、金型２１の底部（特に、成形面２２）に押し付けられ、圧力Ｐ２を低下させて、確実に圧縮するようにする、最終成形・圧縮段階（ｃ）と、
予備成形された複合材料ＩＩの冷却段階および型抜き段階（ｄ）と、
を含む。
【0122】
段階（ｃ）の時点では、出口弁３０が作動して隔膜間チャンバ４に含まれるガスＩＩＩを排出し、それによって最小体積Ｖ２に達する。この体積が達成された後、圧力Ｐ２も低下する。最終成形・圧縮中、隔膜間チャンバ４内の圧力Ｐ２は、典型的には２ｍｂａｒ～５０ｍｂａｒ、典型的には２ｍｂａｒ～５ｍｂａｒの範囲にある。このような圧力に達した後、出口弁３０を閉じることができる。通常は、ステップを確保するために吸引を維持する。
【0123】
成形面２２および中間材料Ｉの寸法に応じて、ステップ（ｃ）でプレスが得られるとき、下側隔膜１／複合材料Ｉ／上側隔膜２のアセンブリは、図６および図７の最後のステップに示されるように、成形面２２のみまたはその一部を覆うことができるか、または金型の底部の平坦な部分または金型２０の底部２１全体さえも覆うことができ、これにより隔膜の破損の危険性が低減される。
【0124】
ステップ（ｃ）中、第１のチャンバ３の出口弁３２は、閉じることも、開いた状態を保持することもできる。最終成形・圧縮中、第１のチャンバ３の圧力Ｐ１は、通常、２ｍｂａｒ～５０ｍｂａｒの範囲であり、典型的には５ｍｂａｒである。
【0125】
部品の固化を達成するために、複合材料を２つの隔膜間で圧縮し続けて所望の最終形状を達成する段階（ｃ）で、減圧下での加熱を維持するのに必要な時間は、複合材料の厚さと、特にポリマー熱可塑性材料の性質に依存する。一般的に、段階（ｃ）は、２分～５時間続く。その後、段階（ｃ）で得られた形状を凍結させるために、型抜き前に冷却を行うことができる。この目的のために、加熱のスイッチを切るだけで、自然に室温に戻る。
【0126】
本発明に係る方法、特に実施される中間成形段階に関係なく、冷却段階中に、図３Ｂに示されるような装置を使用して、第１のチャンバ３のレベルで入口弁３３を作動させることによって、第１のチャンバ３の圧力を上昇させることができる。このような圧力の増加、特に８５０ｍｂａｒ～大気圧の範囲の値に達すると、下側隔膜１と金型２０との間の摩擦が減少し、それによって隔膜／複合材料アセンブリと金型との間の滑りが容易になり、欠陥のリスクがさらに低減される。この滑りは、金型と隔膜／材料アセンブリ間の熱膨張の違いによって発生する。
【0127】
得られた形状を冷却および凍結させた後、装置を外部圧力（特に大気圧）に戻した後、予備成形複合材料ＩＩを金型から取り出すことができる。隔膜の性質が許せば、その後、装置は再利用できる。
【0128】
外部圧力Ｐｅｘｔは、変化する可能性がある。外部圧力Ｐｅｘｔがプロセス中に変化する場合、特に装置がオートクレーブ内に置かれる場合、外部圧力Ｐｅｘｔの増加は、段階（ｂ）および／または段階（ｃ）の実施前に達成することができる。一方、一般的に、外部圧力Ｐｅｘｔは、段階（ｂ）および段階（ｃ）のいずれかの前に外部圧力が増加したとしても、段階（ｂ）および段階（ｃ）を通じて一定に保持される。一例として、装置がオートクレーブ内に置かれる場合、外部圧力Ｐｅｘｔは、１ｂａｒ～２０ｂａｒの範囲の値に増加され、段階（ｂ）および（ｃ）中、または冷却段階中さえもこの値に維持することができる。例として上で与えられた圧力Ｐ１およびＰ２は、それに応じて変化することになる。
【0129】
前述の説明から、本発明に係る方法および装置は、大きな柔軟性を提供することが分かる。それらにより、プロセス全体を通じて、成形される複合材料Ｉの制御と位置決めの両方を保証することが可能になり、結果として、ずれのない所望の形状に従った成形が可能になる。対照的に、１つまたは複数の予備成形（ｂ）段階中の下側隔膜１の下降中に隔膜間チャンバ４の体積を増加させる可能性により、複合材料の繊維に、または複合材料が積層体の形態である場合には複合材料の層にさえ、ある程度の自由度を与えることが可能になり、成形中に複合材料Ｉに過剰な機械的応力が課された場合に引き起こされるしわまたは他の欠陥を回避することが可能になる。したがって、本発明は、これらのパラメータを調整することによって、最適化への多くの潜在的な経路を提供する。
【0130】
さらに、本発明に係る方法および装置の実施は、２つの隔膜１および２の使用、および完全にコンピュータ化できるプロセスの様々なパラメータの制御によって、複合材料Ｉの配置の信頼性を考慮して、完全に自動化することができる。一般的に、本発明に係る方法を使用する成形サイクルは、加熱しない場合には５分～１５分程度であり、加熱を使用する場合には１時間～１２時間に達することもある。本発明に係る方法は、複合材料Ｉプリプレグを使用する場合に最終部品をもたらすことができる。複合材料が「ドライ」であると言われる場合、本発明に係る方法は、当業者によく知られている直接プロセスを実施することによって、所望の最終部品を得るために、次いでポリマーマトリックスと結合されるプリフォームをもたらす。
【実施例】
【0131】
以下の実施例は本発明を説明するものであるが、決して限定するものではない。
【0132】
実施例では、各々がＨｅｘｃｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって販売されるＩＭＡ １２Ｋ炭素繊維の一方向ウェブからなり、各々の面にＰｒｏｔｅｃｈｎｉｃ製の４ｇ／ｍ２コポリアミド１Ｒ８繊維ウェブを組み合わせた複合材料の積層体を使用した。ポリマーベールは、国際公開第２０１０／０４６６０９号に従って一方向カーボンウェブと結合された。
【0133】
比較試験１ａ、１ｂ、および１ｃ、ならびに実施例１および２は、このような材料の１６層の重ね合わせた層を用いて実施され、これらの層は、加熱しながら自動ＡＦＰ堆積によって互いに接合されて、寸法７５０ｍｍ×４５０ｍｍ×３．１ｍｍのプレートの形態の積層体Ｉを形成した。最終積層体Ｉ中のプラスチック（コポリアミド）の重量％は、積層体の重量に基づいて３．６％であった。
【0134】
すべての場合において、使用されている１つまたは複数の隔膜に関係なく、イギリスのＡｉｒｔｅｃｈによって販売されている厚さ７５μｍのＩｐｐｌｏｎ ＤＰ１０００ナイロン隔膜を使用した。
【0135】
中間および最終成形・圧縮ステップに使用した温度は１７０℃、型抜き温度は２５℃であった。温度を１．５℃／分の速度で１７０℃まで上昇させ、６時間かかった。
【0136】
使用した金型２０は、２０００ｍｍ×１０００ｍｍ×３２０ｍｍの寸法を有するタンクの形態であった。金型の底部２１の中央には、その長辺と平行に延び、成形面２２に対応する突出部２３があった。この突出部の形状と寸法を図１０に示す。金型２０と隔膜の間のシール、および２つの隔膜１および２が使用される場合には、閉じた隔膜間空間（第２のチャンバ４と呼ばれる）を形成するための２つの隔膜１および２の間のシールは、図４および図５に示されるように、２つのガスケット１６の使用によって、かつフレーム１１および１２とクランプシステム１７ａおよび１７ｂの重ね合わせによって確保された。単一の隔膜を使用する場合、金型２０の周縁部２６全体に沿って延在する１つのシールガスケット１６のみが使用され、このガスケットは金型の縁部と隔膜との間に配置された。次に、図５のフレーム１１に相当するフレームを隔膜上に配置し、締め付けた。
【0137】
比較例および本発明によれば、成形装置は周囲雰囲気にあるため、成形装置の外側の圧力は、大気圧（すなわち、１．０１３ｂａｒまたは１０１３ｈＰａ）に等しかった。
【0138】
欠陥の有無を実証するための表面分析は、Ｃｒｅａｆｏｒｍ技術を使用した３Ｄスキャナーによって実行された。
【0139】
比較例１ａ
この比較例は、以前の単純な隔膜技術を使用して、ひいては図１に記載されるような装置を使用して実行された。積層体は、金型の底部にある突出部の頂部に直接配置された。それは突出部に対して対称に配置され、その結果、線を形成する突出部の頂部は、その２つの大きな面と平行に、それらの中央に延在した。それにもかかわらず、積層体のバランスを維持するのは困難であった。次いで、隔膜を頂部の上にわたって配置して、積層体を突出部の頂部に対して保持した。
この比較例は、以前の単純な隔膜技術を使用して、ひいては図１に記載されるような装置を使用して実行された。積層体は、金型の底部にある突出部の頂部に直接配置された。それは突出部に対して対称に配置され、その結果、線を形成する突出部の頂部は、その２つの大きな面と平行に、それらの中央に延在した。それにもかかわらず、積層体のバランスを維持するのは困難であった。次いで、隔膜を頂部の上にわたって配置して、積層体を突出部の頂部に対して保持した。
【0140】
次いで、温度を１７０℃に上昇させ、続いて、金型と隔膜との間に含まれる空気を排気した。圧縮ステップは、５ｍｂａｒの圧力および１７０℃の温度を３０分間維持することによって実行された。その後、加熱を停止し、温度が室温に戻った後、得られた成形積層体を金型から取り出した。
【0141】
２８４７５０ｍｍ２に相当する、得られたプリフォームの総表面積（つまり、内面と外面）が分析され、欠陥がまったくないことが示された。
【0142】
比較例１ｂ
この比較例は、従来技術の二重隔膜を使用し、したがって図２に記載されるような装置を使用して実行された。比較例１ａとは反対に、下側隔膜１を金型２０の上方に配置して、それを閉じて第１のチャンバ３を形成するようにした。これを、金型の底部の突出部の頂部から２ｃｍの距離に配置した。積層体Ｉは、突出部の頂部の上方に、この下側隔膜１のすぐ上に配置され、下側隔膜１を金型の底部にある突出部の頂部と接触させた。それは、突出部２３に関して対称に配置され、線を形成する突出部の頂部がその２つの大きな面と平行に、それらの中央に延在するようにされた。それは、下側隔膜１によって所定の位置に保持された。次に、上側隔膜２をその上方に配置し、隔膜１と２の間に４０ｍｍの空間を設けて、第２のチャンバ４を形成する２つの隔膜間に積層体Ｉを捕捉した。次いで、図４および図５に示されるクランプシステム１７ａおよび１７ｂを使用して、装置全体を所定の位置にロックした。次いで、プロセスは以下のように進行した：１７０℃の温度に加熱し、圧縮ステップの終了まで保持し、隔膜間チャンバ４内に５ｍｂａｒの圧力が得られるまで、隔膜間空間に接続された出口弁３０によって隔膜間チャンバ４に含まれる空気を排出し、これにより積層体の位置決めが固定され、突出部２３から取り外された。次いで、この弁３０を開いた状態に保持して圧力調整を維持した。
この比較例は、従来技術の二重隔膜を使用し、したがって図２に記載されるような装置を使用して実行された。比較例１ａとは反対に、下側隔膜１を金型２０の上方に配置して、それを閉じて第１のチャンバ３を形成するようにした。これを、金型の底部の突出部の頂部から２ｃｍの距離に配置した。積層体Ｉは、突出部の頂部の上方に、この下側隔膜１のすぐ上に配置され、下側隔膜１を金型の底部にある突出部の頂部と接触させた。それは、突出部２３に関して対称に配置され、線を形成する突出部の頂部がその２つの大きな面と平行に、それらの中央に延在するようにされた。それは、下側隔膜１によって所定の位置に保持された。次に、上側隔膜２をその上方に配置し、隔膜１と２の間に４０ｍｍの空間を設けて、第２のチャンバ４を形成する２つの隔膜間に積層体Ｉを捕捉した。次いで、図４および図５に示されるクランプシステム１７ａおよび１７ｂを使用して、装置全体を所定の位置にロックした。次いで、プロセスは以下のように進行した：１７０℃の温度に加熱し、圧縮ステップの終了まで保持し、隔膜間チャンバ４内に５ｍｂａｒの圧力が得られるまで、隔膜間空間に接続された出口弁３０によって隔膜間チャンバ４に含まれる空気を排出し、これにより積層体の位置決めが固定され、突出部２３から取り外された。次いで、この弁３０を開いた状態に保持して圧力調整を維持した。
【0143】
金型と下側隔膜１との間に含まれる空気を、第１のチャンバ３に接続された出口弁３２により７．５ｍ３／ｈの吸引速度で５ｍｂａｒの圧力が得られるまで排気した。このようにして、隔膜／積層体アセンブリは、突出部２３の形状に適合した。次いで、この５ｍｂａｒの圧力および１７０℃の温度を３０分間維持しながら、最終成形・圧縮段階を実施した。その後、加熱を停止し、温度が室温に戻った後、成形された積層体ＩＩを金型から取り出した。
【0144】
プロセスの様々な段階における２つのチャンバ３および４内の体積および圧力を以下の表２にまとめる。
【0145】
【表2】
【0146】
実施例の表では、Ｐａｔｍｏ＝大気圧、Ｖｍｏｌｄ＝プロセス開始時の下側隔膜と金型の間の空間内の空気の体積、Ｖｘ＝第１のチャンバ（金型と下側隔膜の間に位置する）に関連する供給体積、Ｖ１ｍｉｎ＝最小体積Ｖ１、Ｖ２ｍｉｎ＝最小体積Ｖ２。
【0147】
２８５９４３ｍｍ２に相当する、得られたプリフォームの全表面積（すなわち、外面１０１および内面１０２）を分析したところ、３２８１２ｍｍ２の面積、すなわち表面積の１１．５％に相当するプリフォームＩＩの内面および外面の両方に欠陥が存在することが明らかになった。図１１は、プリフォームＩＩの外面１０２上に存在する層２００を示す。
【0148】
比較例１ｃ
この比較例は比較例１ｂと同等であるが、まず第一に、圧力が５ｍｂａｒではなく８５０ｍｂａｒに達するまで空気が隔膜間空間に排気されたことが異なる。したがって、この修正は、米国特許第９，２５９，８５９号明細書の推奨に従っており、中間成形中の積層体の圧縮を制限し、それによって層相互の滑りを容易にすることが目的であった。
この比較例は比較例１ｂと同等であるが、まず第一に、圧力が５ｍｂａｒではなく８５０ｍｂａｒに達するまで空気が隔膜間空間に排気されたことが異なる。したがって、この修正は、米国特許第９，２５９，８５９号明細書の推奨に従っており、中間成形中の積層体の圧縮を制限し、それによって層相互の滑りを容易にすることが目的であった。
【0149】
プロセスの様々な段階における２つのチャンバ３および４内の体積および圧力を以下の表３にまとめる。
【0150】
【表3】
【0151】
この場合、分析されたプリフォームの総表面積は２８４２４７ｍｍ２で、欠陥は１４１７８ｍｍ２の面積、つまり総表面積の５％に相当した。
【0152】
実施例１
実施例１は、図６に示されるプロセスに従って実行された。
実施例１は、図６に示されるプロセスに従って実行された。
【0153】
比較例１ｂと同様に、隔膜１、２および積層体１を位置決めした後、出口弁３０を開くことにより、比較例１ｃと同様に、空気を隔膜間空間（第２のチャンバ４）に排出して圧力８５０ｍｂａｒに達し、一方で入口弁３１を閉じた。次に、出口弁３０を閉じた。次いで、金型２０と下側隔膜１によって形成された第１のチャンバ３内に含まれる空気を排気することによって（持続時間１０秒未満）、隔膜１および２／積層体Ｉアセンブリの局所的な位置合わせを、突出部２３の頂部２７上で実行した。この吸引は、出口弁３２を作動させることによって得られた。その後、入口弁３１により第２の隔膜間チャンバ４に空気を注入しながら、下側隔膜１が突出部２３と金型の底部２１の両方に押し付けられるまで吸引を継続し、それによってチャンバ３および４の全体積を略一定に維持した（注入時間５分、注入流量７．５ｍ３／ｈ）。第１のチャンバ３の最小体積に達した後、この第１のチャンバ３内の圧力は５ｍｂａｒに等しかった。出口弁３２が閉じられ、入口弁３１も閉じられた。次いで、第２の隔膜間チャンバ４に含まれる空気を、このチャンバの最小体積に達して、５ｍｂａｒの圧力が得られるまで、出口弁３０によって排気した。したがって、最終成形・圧縮段階は、第１のチャンバ３と第２のチャンバ４の両方で５ｍｂａｒの圧力で実行された。所要時間は３０分であった。
【0154】
冷却および型抜きを比較例１ａと同様に行った。
【0155】
プロセスの様々な段階におけるチャンバ３と４の両方の体積および圧力を以下の表４にまとめる。
【0156】
【表4】
【0157】
２８４７５０ｍｍ２に相当する、得られたプリフォームの全表面積（すなわち、外面および内面）を分析したところ、欠陥がまったくないことが明らかになった。
【0158】
実施例２
実施例２は、図７に示されるプロセスに従って実行された。
実施例２は、図７に示されるプロセスに従って実行された。
【0159】
隔膜１および２／積層体１が突出部２３の頂部２７に配置されるまでのプロセスは、実施例１のプロセスと同一である。次に、金型２０と下側隔膜１によって形成される第１のチャンバ３に含まれる空気の排気を、第１のチャンバ３内で８５０ｍｂａｒの中間圧力と中間体積が得られるまで継続し、同時に入口弁３１を介して第２の隔膜間チャンバ４に空気を注入し、第２のチャンバ４の体積を増加させることによって第１のチャンバ３の体積の減少を補償するようにした。したがって、圧力Ｐ２は、８５０ｍｂａｒの略一定値に保持され、２つの隔膜は、それらの最も離れた領域において互いに約１５ｃｍの距離に局所的に保持された。次に、入口弁３１を閉じ、下側隔膜１が突出部２３と金型の底部２１の両方に押し付けられるまで出口弁３２からの排気を継続した。第１のチャンバ３の最小体積に達した後、この第１のチャンバ３内の圧力は５ｍｂａｒに等しかった。出口弁３２を閉じた。次に、第２の隔膜間チャンバ４に含まれる空気を、このチャンバの最小体積に達して、このチャンバで５ｍｂａｒの圧力が得られるまで、出口弁３０によって排気した。したがって、最終成形・圧縮ステップは、実施例１と同様に、第１のチャンバ３および第２のチャンバ４の両方において５ｍｂａｒの圧力で実行された。
【0160】
冷却および型抜きを比較例１ａと同様に実行した。
【0161】
プロセスの様々な段階におけるチャンバ３および４の両方の体積および圧力を、以下の表５にまとめる。
【0162】
【表5】
【0163】
実施例の表では、ΔＶｘ＝第２のチャンバ４（隔膜間空間）に関連する前進体積である。
【0164】
２８４７５０ｍｍ２に相当する得られたプリフォームの全表面積（すなわち、外側および内側）を分析したところ、欠陥が全く無いことが明らかになった。
【0165】
実施例３
実施例３は、実施例２と同じプロセスに従って、同じ条件下ではあるが、異なる積層体上で実施された。積層体は１６層ではなく９６層で構成され、厚さ２０ｍｍのプレートとなった。
実施例３は、実施例２と同じプロセスに従って、同じ条件下ではあるが、異なる積層体上で実施された。積層体は１６層ではなく９６層で構成され、厚さ２０ｍｍのプレートとなった。
【0166】
ここでもまた、それにより製造されたプリフォームには欠陥は存在しなかった。
【0167】
実施例４
実施例４は、実施例１および２と同じ積層を実施したが、異なる形状を有する突出部の頂部に関して積層の位置をずらした。突出部の頂部は９０°の角度を形成した。この場合、３００ｍｍ×１８０ｍｍのプレートを、線を形成する突出部の頂部がプレートを２つの平行なストリップ（１つは幅１２０ｍｍ、もう１つは幅６０ｍｍ）に分割するように位置決めした。従来技術の単純な隔膜プロセスの実施では、プリフォームは変位し、積層体は初期位置と比較して４７ｍｍ移動したが、欠陥は無かった。比較例１ｂまたは１ｃに係る二重隔膜プロセスを使用することにより、適切な位置決めが可能となり、それによって位置ずれを回避することができた。しかしながら、このプロセスでは欠陥が発生した。
実施例４は、実施例１および２と同じ積層を実施したが、異なる形状を有する突出部の頂部に関して積層の位置をずらした。突出部の頂部は９０°の角度を形成した。この場合、３００ｍｍ×１８０ｍｍのプレートを、線を形成する突出部の頂部がプレートを２つの平行なストリップ（１つは幅１２０ｍｍ、もう１つは幅６０ｍｍ）に分割するように位置決めした。従来技術の単純な隔膜プロセスの実施では、プリフォームは変位し、積層体は初期位置と比較して４７ｍｍ移動したが、欠陥は無かった。比較例１ｂまたは１ｃに係る二重隔膜プロセスを使用することにより、適切な位置決めが可能となり、それによって位置ずれを回避することができた。しかしながら、このプロセスでは欠陥が発生した。
【0168】
実施例２に記載したようなプロセスの実施により、位置ずれと欠陥の両方が生じなかった。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】